Αποκαλύφθηκε η παλαιότερη μαύρη τρύπα που έχει παρατηρηθεί ποτέ

Την αρχαιότερη μαύρη τρύπα που έχει παρατηρηθεί ποτέ και η οποία χρονολογείται πάνω από 13 δισεκατομμύρια χρόνια πριν από την αρχή του σύμπαντος, εντόπισαν αστρονόμοι με την ανακάλυψη να εκπλήσσει και να θέτει μία σειρά ερωτημάτων.

Οι παρατηρήσεις, που πραγματοποιήθηκαν με το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), αποκαλύπτουν ότι αυτή η μαύρη τρύπα βρίσκεται στο κέντρο ενός γαλαξία 440 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang.

Mε μάζα περίπου ένα εκατομμύριο φορές μεγαλύτερη από τον ήλιο, εκπλήσσει το γεγονός ότι είναι τόσο μεγάλη για μία μαύρη τρύπα – “μωρό”, θέτοντας το ερώτημα πώς μεγάλωσε τόσο γρήγορα.

Ο Καθηγητής Roberto Maiolino, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Cambridge, που ηγήθηκε των παρατηρήσεων, δηλώνει ότι “η έκπληξη είναι ότι είναι τόσο πολύ μεγάλη. Αυτό ήταν το πιο απροσδόκητο πράγμα.” Οι παρατηρήσεις, που δημοσιεύτηκαν στον ιστότοπο Arxiv, δεν παρέχουν άμεση εικόνα, επειδή κανένα φως δεν μπορεί να δραπετεύσει, ωστόσο οι αστρονόμοι κατάφεραν να εντοπίσουν χαρακτηριστικά του δίσκου προσαύξησης του, του “φωτοστέφανου” αερίων και σκόνης που στροβιλίζεται γρήγορα γύρω από την κοσμική καταβόθρα.

Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι οι παλαιότερες μαύρες τρύπες μπορούν να βοηθήσουν στο να λυθεί ο γρίφος για το πώς οι γιγαντιαίες τρύπες στο κέντρο γαλαξιών όπως στον Milky Way, μεγάλωσαν τόσο πολύ φτάνοντας να έχουν μέγεθος δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του ήλιου.

Μέχρι πρόσφατα, θεωρείτο ότι απλά “αυξάνονταν” σταδιακά μέσω συγχωνεύσεων και καταβροχθίζοντας αστέρια και άλλα αντικείμενα, όμως αυτό το σενάριο δεν μπορεί να εξηγήσει πλήρως τις επικές διαστάσεις των σούπερ μαζικών μαύρων τρυπών που παρατηρούμε σήμερα. Οι πιο πρόσφατες παρατηρήσεις του γαλαξία με την ονομασία GN-z11, μετατοπίζουν την αιτία αυτού του μυστηρίου στη βρεφική ηλικία των μαύρων τρυπών και υποδηλώνουν ότι είτε γεννήθηκαν μεγάλες, είτε διευρύνθηκαν εξαιρετικά γρήγορα στα πρώτα στάδια τους.

Ο Καθηγητής Andrew Pontzen, κοσμολόγος στο Πανεπιστήμιο του Λονδίνου, που δεν συμμετείχε στην έρευνα, δηλώνει: “Η κατανόηση του πώς δημιουργήθηκαν αρχικά οι μαύρες τρύπες ήταν πάντα ένα παζλ, αλλά τώρα αυτό το παζλ φαίνεται να γίνεται ακόμα πιο περίπλοκο. Αυτά τα αποτελέσματα, χρησιμοποιώντας τη δύναμη του JWST για να ρίξει μια ματιά πίσω στον χρόνο, υποδεικνύουν ότι ορισμένες μαύρες τρύπες αντ’ αυτού μεγάλωσαν με τρομερό ρυθμό στο νεαρό σύμπαν, πολύ πιο γρήγορα από ό,τι περιμέναμε”.

Μια εξήγηση, γνωστή ως σενάριο των “βαρέων σπόρων“, είναι ότι μια πρώιμη γενιά μαύρων τρυπών γεννήθηκε από την άμεση κατάρρευση τεράστιων νεφών αερίου, και όχι από καμένα αστέρια που κατέρρευσαν υπό την ίδια τους τη βαρύτητα στο τέλος της ζωής τους. Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι συμπαγή σμήνη αστέρων και μαύρων τρυπών συγχωνεύτηκαν πολύ γρήγορα στο πρώιμο σύμπαν.

Μία τρίτη εξήγηση είναι η ύπαρξη των λεγόμενων αρχέγονων μαύρων τρυπών που δημιουργήθηκαν κατά τη διάρκεια του κοσμικού πληθωρισμού, της περιόδου διαστολής του σύμπαντος ταχύτερα από το φως που συνέβη ένα κλάσμα του δευτερολέπτου μετά τη μεγάλη έκρηξη.

Αυτό θα ανέτρεπε τα δεδομένα, που θέλουν τους γαλαξίες να έρχονται πρώτα και στη συνέχεια οι μαύρες τρύπες να αρχίζουν να μεγαλώνουν μέσα σε αυτές. Οι αρχέγονες μαύρες τρύπες θα ήταν ουσιαστικά συνυφασμένες με τον ιστό του σύμπαντος από την αρχή.

Ο καθηγητής Pontzen δηλώνει: “Αν αυτό ήταν αληθές, θα είχε βαθιές επιπτώσεις στο άνοιγμα του εκατοστού του δευτερολέπτου του σύμπαντός μας. Οποιαδήποτε και αν είναι η αλήθεια, το πώς μαύρες τρύπες και γαλαξίες μεγάλωσαν μαζί είναι μια συναρπαστική ιστορία που αρχίζουμε μόλις να συνθέτουμε.”

Τα ευρήματα αυτά αποτελούν τις πιο πρόσφατες σειρές ανακαλύψεων από το διαστημικό παρατηρητήριο της NASA, μόλις δύο χρόνια μετά την εκτόξευσή του. Το JWST είναι περίπου 100 φορές πιο ευαίσθητο από προηγούμενα τηλεσκόπια, όπως το Hubble, στην ανίχνευση υπέρυθρης ακτινοβολίας, το τμήμα του φάσματος που χρησιμοποιείται για να δούμε τα πιο απομακρυσμένα αντικείμενα.

Ο καθηγητής Maiolino δήλωσε πως πριν από την εκτόξευση του τηλεσκοπίου υπήρχε η πιθανότητα να ανοίξει ένα νέο παράθυρο σε “μια βαρετή επέκταση αυτών που ήδη γνωρίζουμε. Δεν βλέπουμε όμως κάτι τέτοιο. Το σύμπαν υπήρξε αρκετά γενναιόδωρο. Βρισκόμαστε πραγματικά αντιμέτωποι με πράγματα που δεν περιμέναμε”.