Η μαύρη τρύπα που αψηφά τους επιστήμονες μετρά 400 εκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου

Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων, με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Cambridge, χρησιμοποίησε το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA / ESA / CSA για να ανιχνεύσει μια τεράστια μαύρη τρύπα στο πρώιμο σύμπαν, μόλις 800 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Όπως αναφέρεται στο «Nature», η μαύρη τρύπα είναι τεράστια (400 εκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου μας), γεγονός που την καθιστά μία από τις πιο μαζικές μαύρες τρύπες που ανακάλυψε το Webb σε αυτό το σημείο της ανάπτυξης του σύμπαντος. Η μαύρη τρύπα είναι τόσο τεράστια που αντιπροσωπεύει περίπου το 40% της συνολικής μάζας του γαλαξία που τη φιλοξενεί: συγκριτικά, οι περισσότερες μαύρες τρύπες στο τοπικό σύμπαν έχουν περίπου το 0,1% της μάζας του γαλαξία που τους φιλοξενεί.

Ωστόσο, παρά το γιγαντιαίο μέγεθός της, αυτή η μαύρη τρύπα καταναλώνει ή συσσωρεύει το αέριο που χρειάζεται για να αναπτυχθεί με πολύ αργό ρυθμό (περίπου 100 φορές κάτω από το θεωρητικό μέγιστο όριο της), καθιστώντας την ουσιαστικά αδρανή.

Μια τέτοια τεράστια μαύρη τρύπα σε τόσο πρώιμο στάδιο στο σύμπαν, αλλά δεν αναπτύσσεται, αμφισβητεί τα υπάρχοντα μοντέλα για το πώς αναπτύσσονται οι μαύρες τρύπες. Ωστόσο, οι ερευνητές λένε ότι το πιο πιθανό σενάριο είναι ότι οι μαύρες τρύπες περνούν σύντομες περιόδους εξαιρετικά ταχείας ανάπτυξης, ακολουθούμενες από μεγάλες περιόδους αδράνειας.

Όταν οι μαύρες τρύπες «κοιμούνται», είναι πολύ λιγότερο φωτεινές, καθιστώντας δυσκολότερη την ανίχνευσή τους, ακόμη και με εξαιρετικά ευαίσθητα τηλεσκόπια όπως το Webb.

Οι μαύρες τρύπες δεν μπορούν να παρατηρηθούν άμεσα, αλλά ανιχνεύονται από την αποκαλυπτική λάμψη ενός περιστρεφόμενου δίσκου προσαύξησης, ο οποίος σχηματίζεται κοντά στις άκρες της. Το αέριο στο δίσκο προσαύξησης γίνεται εξαιρετικά ζεστό και αρχίζει να λάμπει και να ακτινοβολεί ενέργεια στην υπεριώδη περιοχή.

Σύμφωνα με τα καθιερωμένα μοντέλα, οι μαύρες τρύπες σχηματίζονται από τα απομεινάρια νεκρών άστρων που έχουν καταρρεύσει και συσσωρεύουν ύλη σε ένα προβλεπόμενο όριο, γνωστό ως όριο Eddington, όπου η πίεση ακτινοβολίας στην ύλη υπερβαίνει τη βαρυτική έλξη της μαύρης τρύπας. Ωστόσο, το τεράστιο μέγεθος αυτής της μαύρης τρύπας υποδηλώνει ότι τα καθιερωμένα μοντέλα μπορεί να μην εξηγούν επαρκώς πώς σχηματίζονται και αναπτύσσονται αυτά τα τέρατα.

Σε συνεργασία με συναδέλφους τους στην Ιταλία, οι ερευνητές του Cambridge έτρεξαν μια σειρά προσομοιώσεων σε υπολογιστή για να μοντελοποιήσουν πώς αυτή η αδρανής μαύρη τρύπα θα μπορούσε να έχει αυξηθεί σε τόσο τεράστιο μέγεθος σε τόσο πρώιμο στάδιο στο σύμπαν. Διαπίστωσαν ότι το πιο πιθανό σενάριο είναι ότι οι μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να υπερβούν το όριο Eddington για σύντομες περιόδους, κατά τις οποίες αναπτύσσονται πολύ γρήγορα, ακολουθούμενες από μεγάλες περιόδους αδράνειας: οι ερευνητές ισχυρίζονται ότι οι μαύρες τρύπες όπως αυτή είναι πιθανό να τρώνε για πέντε έως δέκα εκατομμύρια χρόνια και να κοιμούνται για περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια.

Λόγω της χαμηλής φωτεινότητας τους, οι αδρανείς μαύρες τρύπες είναι πιο δύσκολο να εντοπιστούν από τους αστρονόμους, αλλά οι ερευνητές λένε ότι αυτή η μαύρη τρύπα είναι σχεδόν σίγουρα η κορυφή ενός πολύ μεγαλύτερου παγόβουνου, αν οι μαύρες τρύπες στο πρώιμο σύμπαν περνούν το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου τους σε κατάσταση αδράνειας.