Μια από τις ταχύτερα αναπτυσσόμενες μαύρες τρύπες που έχουν παρατηρηθεί ποτέ εντόπισε το διαστημικό παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra της NASA. Η ανακάλυψη αυτή μπορεί να δώσει απαντήσεις σε ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της αστροφυσικής: πώς ορισμένες μαύρες τρύπες απέκτησαν τόσο τεράστιες μάζες σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα μετά το Big Bang.
Η συγκεκριμένη μαύρη τρύπα, που βρίσκεται στον πυρήνα του quasar RACS J0320-35, έχει μάζα περίπου ενός δισεκατομμυρίου ήλιων και απέχει 12,8 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Αυτό σημαίνει πως οι αστρονόμοι τη βλέπουν όπως ήταν μόλις 920 εκατομμύρια χρόνια μετά τη γέννηση του Σύμπαντος. Τα δεδομένα του Chandra αποκάλυψαν ότι παράγει περισσότερες ακτίνες Χ από οποιαδήποτε άλλη μαύρη τρύπα που έχει εντοπιστεί στο πρώτο δισεκατομμύριο χρόνια της κοσμικής ιστορίας.
Η ανάλυση δείχνει ότι η μαύρη τρύπα ξεπερνά το λεγόμενο όριο Eddington, το οποίο καθορίζει τη μέγιστη ταχύτητα με την οποία μπορεί να αυξάνεται η μάζα μιας μαύρης τρύπας. Σύμφωνα με τη θεωρία, όταν το υλικό πέφτει προς τη μαύρη τρύπα θερμαίνεται και εκπέμπει ισχυρή ακτινοβολία. Η ακτινοβολία αυτή δημιουργεί πίεση που δρα αντίθετα στη βαρύτητα της μαύρης τρύπας, θέτοντας ένα φυσικό «φρένο» στην ποσότητα ύλης που μπορεί να απορροφήσει.
Στην περίπτωση του RACS J0320-35, η αύξηση εκτιμάται ότι φτάνει το 2,4 φορές πάνω από το όριο αυτό. Για τους επιστήμονες, η ανακάλυψη είναι σοκαριστική, καθώς δείχνει ότι η μαύρη τρύπα αναπτύσσεται πολύ πιο γρήγορα από ό,τι επιτρέπει το καθιερωμένο μοντέλο.
Η παρατήρηση αυτή ανοίγει δύο ερμηνευτικά σενάρια. Το πρώτο είναι ότι η μαύρη τρύπα γεννήθηκε ήδη με τεράστια μάζα, περίπου 10.000 φορές μεγαλύτερη από του Ήλιου, μέσω σπάνιων κοσμικών διαδικασιών όπως η κατάρρευση ενός τεράστιου νέφους αερίου με ελάχιστα βαριά στοιχεία.
Το δεύτερο σενάριο, πιο «συμβατικό», είναι ότι η μαύρη τρύπα σχηματίστηκε από την κατάρρευση ενός μεγάλου άστρου με μάζα κάτω από 100 Ήλιους και στη συνέχεια απέκτησε το τεράστιο μέγεθός της χάρη στον ταχύτατο ρυθμό ανάπτυξης που κατέγραψε το Chandra.
Ο Alberto Moretti από το INAF-Osservatorio Astronomico di Brera εξήγησε ότι, γνωρίζοντας τη σημερινή μάζα και τον ρυθμό αύξησης, οι επιστήμονες μπορούν να «γυρίσουν τον χρόνο πίσω» και να υπολογίσουν την αρχική της μάζα, δοκιμάζοντας έτσι διαφορετικές θεωρίες για τη γέννηση των μαύρων τρυπών.
Τα δεδομένα δείχνουν ότι η μαύρη τρύπα καταναλώνει μάζα με ρυθμό ανάμεσα σε 300 και 3.000 Ήλιους τον χρόνο. Η σύγκριση μοντέλων με το φάσμα ακτίνων Χ που κατέγραψε το Chandra ενισχύει την ιδέα ότι η ανάπτυξη ξεπερνά το όριο Eddington. Συμπληρωματικά στοιχεία από οπτικές και υπέρυθρες παρατηρήσεις στηρίζουν την ίδια εκτίμηση.
Μια ακόμη ιδιαιτερότητα του RACS J0320-35 είναι η παρουσία εκρηκτικών αεριωθούμενων δεσμών σωματιδίων, που εκτοξεύονται με ταχύτητα κοντά σε εκείνη του φωτός. Τέτοια «jets» είναι σπάνια στα quasar, γεγονός που υποδηλώνει πως η ακραία ανάπτυξη της μαύρης τρύπας ίσως συνδέεται με τον μηχανισμό δημιουργίας τους.
Το quasar είχε εντοπιστεί αρχικά μέσω ενός ραδιοτηλεσκοπικού προγράμματος με το Australian Square Kilometer Array Pathfinder, ενώ η ακριβής απόστασή του προσδιορίστηκε με το τηλεσκόπιο Gemini-South στη Χιλή. Τα νεότερα δεδομένα του Chandra ήταν εκείνα που έφεραν στο φως την ασυνήθιστη συμπεριφορά της μαύρης τρύπας.
Ο Thomas Connor από το Center for Astrophysics τόνισε πως η κατανόηση της δημιουργίας των πρώτων μαύρων τρυπών παραμένει ένα από τα πιο κρίσιμα αινίγματα της επιστήμης. Η περίπτωση του RACS J0320-35 αποτελεί ένα σημαντικό κομμάτι του παζλ που φέρνει τους αστρονόμους πιο κοντά στην απάντηση.
[via]
