Βρίσκεται περίπου 10 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη – Πώς το James Webb κατάφερε να αποκαλύψει στοιχεία για τη μαύρη τρύπα
Πρόκειται για την πιο μακρινή υπερμεγέθη μαύρη τρύπα της οποίας η μάζα έχει υπολογιστεί με αυτόν τον τρόπο, προσφέροντας στους επιστήμονες μια μοναδική ματιά στο μακρινό παρελθόν του Σύμπαντος.
Η μαύρη τρύπα βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία MRG-M0138, τον οποίο οι αστρονόμοι παρατηρούν όπως ήταν όταν το Σύμπαν είχε ηλικία μόλις 4 δισεκατομμυρίων ετών. Σύμφωνα με τις νέες μετρήσεις που παρουσιάστηκαν στο περιοδικό Science, η μάζα της φτάνει τα 6 δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου.
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες συνήθως γίνονται εύκολα αντιληπτές όταν «τρέφονται» ενεργά με τεράστιες ποσότητες ύλης. Σε αυτές τις περιπτώσεις δημιουργούν τους λεγόμενους ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες (AGN), οι οποίοι εκπέμπουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας και φωτός.
Ωστόσο, όταν μια μαύρη τρύπα βρίσκεται σε κατάσταση ηρεμίας και δεν απορροφά σημαντικές ποσότητες υλικού, γίνεται εξαιρετικά δύσκολο να εντοπιστεί, καθώς η ίδια δεν εκπέμπει φως. Οι επιστήμονες την ανιχνεύουν έμμεσα μέσω της βαρυτικής επίδρασης που ασκεί στα άστρα που κινούνται γύρω της.
Πώς το James Webb κατάφερε να «ζυγίσει» τη μαύρη τρύπα
Για να υπολογίσουν τη μάζα της μαύρης τρύπας, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια τεχνική που βασίζεται στην παρακολούθηση της κίνησης των άστρων στο κέντρο του γαλαξία.
Μελετώντας τις ταχύτητες των άστρων που περιφέρονται γύρω από το αόρατο αντικείμενο, οι επιστήμονες μπορούν να εκτιμήσουν πόση μάζα απαιτείται ώστε να διατηρούνται οι συγκεκριμένες τροχιές.
Η μέθοδος αυτή, γνωστή ως αστρική δυναμική, έχει χρησιμοποιηθεί πολλές φορές στο παρελθόν για τη μέτρηση κοντινών μαύρων τρυπών, όπως της Τοξότη Α*, της υπερμεγέθους μαύρης τρύπας που βρίσκεται στο κέντρο του δικού μας γαλαξία και έχει μάζα περίπου 4,3 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από εκείνη του Ήλιου.
Ωστόσο, μέχρι σήμερα η πιο μακρινή μαύρη τρύπα που είχε μετρηθεί με αυτή τη μέθοδο βρισκόταν σε απόσταση περίπου 700 εκατομμυρίων ετών φωτός. Η νέα ανακάλυψη βρίσκεται περίπου 15 φορές πιο μακριά, καταρρίπτοντας κάθε προηγούμενο ρεκόρ.
Ο επικεφαλής της έρευνας, Ρίτσαρντ Έλις από το University College London, εξήγησε ότι η μέτρηση της συλλογικής κίνησης των άστρων στον πυρήνα αυτού του μακρινού γαλαξία επέτρεψε στους επιστήμονες να υπολογίσουν τη μάζα μιας κατά τα άλλα αόρατης υπερμεγέθους μαύρης τρύπας.
Το «κοσμικό μεγεθυντικό φακό» του Αϊνστάιν
Η παρατήρηση του MRG-M0138 δεν θα ήταν δυνατή χωρίς ένα εντυπωσιακό φαινόμενο που προβλέπεται από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν.
Πρόκειται για τον λεγόμενο βαρυτικό φακό. Σύμφωνα με τη θεωρία, τα πολύ μεγάλα αντικείμενα καμπυλώνουν τον χωροχρόνο γύρω τους. Όταν το φως από έναν μακρινό γαλαξία περνά κοντά από ένα εξαιρετικά μαζικό αντικείμενο που βρίσκεται ανάμεσα σε αυτόν και τη Γη, η πορεία του παραμορφώνεται.
Το αποτέλεσμα είναι ότι ο μακρινός γαλαξίας εμφανίζεται μεγαλύτερος και φωτεινότερος, σαν να παρατηρείται μέσα από έναν γιγάντιο φυσικό φακό.
Στην περίπτωση του MRG-M0138, ένας ενδιάμεσος γαλαξίας λειτούργησε ως βαρυτικός φακός, μεγεθύνοντας το φως του κατά περίπου 30 φορές. Αυτό επέτρεψε στο James Webb να διακρίνει λεπτομέρειες που διαφορετικά θα ήταν αδύνατο να παρατηρηθούν.
Ο ερευνητής Άντριου Νιούμαν από το Carnegie Science εξήγησε ότι ο συνδυασμός των δεδομένων του James Webb με το φαινόμενο του βαρυτικού φακού έδωσε τη δυνατότητα στους επιστήμονες να εξετάσουν την περιοχή όπου η βαρύτητα της μαύρης τρύπας επηρεάζει άμεσα τις κινήσεις των άστρων.
Παράλληλα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι και ο ίδιος ο γαλαξίας MRG-M0138 βρίσκεται σε κατάσταση αδράνειας και δεν σχηματίζει πλέον νέα άστρα.
Η πιθανότερη εξήγηση είναι ότι στο παρελθόν η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα πέρασε από μια περίοδο έντονης δραστηριότητας, λειτουργώντας ως ένας εξαιρετικά φωτεινός κβάζαρ. Η τεράστια ενέργεια που απελευθερώθηκε τότε πιθανότατα απομάκρυνε τα αέρια και τη σκόνη τόσο από τη μαύρη τρύπα όσο και από τον γαλαξία, στερώντας το απαραίτητο υλικό για τη δημιουργία νέων άστρων.
Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι παρόμοιες παρατηρήσεις με το James Webb θα βοηθήσουν να αποκαλυφθεί ο τρόπος με τον οποίο οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες επηρεάζουν την εξέλιξη των γαλαξιών και πώς διαμορφώθηκε το Σύμπαν όπως το γνωρίζουμε σήμερα.
