Ανακάλυψε το πρώτο «αστέρι-μαύρη τρύπα»;

Μια νέα ανακάλυψη από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) φαίνεται πως ανοίγει ένα εντελώς καινούριο κεφάλαιο στην κατανόηση του Σύμπαντος. Οι αστρονόμοι εντόπισαν ένα αντικείμενο που δεν ταιριάζει σε καμία γνωστή κατηγορία και το οποίο μπορεί να αποτελεί μια νέα, μέχρι σήμερα θεωρητική, κατηγορία κοσμικών σωμάτων: το «αστέρι-μαύρη τρύπα».

Η ιστορία ξεκινά το 2022, όταν το JWST ανίχνευσε μια σειρά από αινιγματικά αντικείμενα, γνωστά πλέον ως «μικρά κόκκινα σημεία». Αυτά τα σημεία εμφανίζονταν εξαιρετικά λαμπερά στο υπέρυθρο φάσμα, παρότι βρίσκονταν σε μια πολύ πρώιμη περίοδο του Σύμπαντος, μόλις μερικά δισεκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang. Το μυστήριο ήταν ότι φαίνονταν «πολύ μεγάλα και πολύ παλιά» για να υπάρχουν τόσο νωρίς.

Αρχικά οι επιστήμονες υπέθεσαν ότι πρόκειται για μαζικούς γαλαξίες σε φάση έντονης αστρογένεσης. Άλλοι θεώρησαν ότι ίσως είναι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που τρέφονται από την ύλη γύρω τους, παρόμοιες με τους γνωστούς κβάζαρ. Καμία από τις θεωρίες, ωστόσο, δεν έδωσε μια πλήρως ικανοποιητική απάντηση.

Στη νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Astronomy & Astrophysics, ομάδα με επικεφαλής την Anna de Graaff από το Max Planck Institute for Astronomy εξέτασε προσεκτικά ένα από αυτά τα σημεία, που εντοπίστηκε σε απόσταση περίπου 12 δισεκατομμυρίων ετών φωτός, μόλις 1,8 δισεκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang.

Το αντικείμενο παρουσίαζε μια εντυπωσιακή ιδιαιτερότητα στο φάσμα του φωτός του: μια απότομη αύξηση φωτεινότητας, γνωστή ως «Balmer break». Το φαινόμενο αυτό συνδέεται με πυκνό υδρογόνο σε συγκεκριμένη θερμοκρασία. Η απότομη μορφή του, όμως, δεν μπορούσε να εξηγηθεί ούτε από μαζικούς γαλαξίες ούτε από συμβατικούς ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες. Η ομάδα το βάφτισε «The Cliff», εξαιτίας του φάσματος που θύμιζε γκρεμό.

Από τα δεδομένα προέκυψε μια συναρπαστική πιθανότητα: το αντικείμενο να είναι μια μαύρη τρύπα που τρέφεται τόσο γρήγορα ώστε θερμαίνει και φωτίζει το πυκνό κουκούλι αερίων γύρω της, κάνοντάς το να λάμπει σαν άστρο. Σε αντίθεση με τα κανονικά άστρα, όπου η ενέργεια παράγεται μέσω πυρηνικής σύντηξης, εδώ το «καύσιμο» είναι η ύλη που καταβροχθίζει η μαύρη τρύπα.

«Τα αστέρια-μαύρες τρύπες είναι μαύρες τρύπες που περιβάλλονται από πυκνά αέρια. Όταν συσσωρεύουν ύλη, απελευθερώνουν τεράστια ποσά φωτός, θερμαίνοντας το αέριο και δημιουργώντας μια ψευδαίσθηση αστρικής λάμψης», εξηγεί η de Graaff.

Δύο πιθανά σενάρια

Πριν την πρόταση της νέας κατηγορίας, οι ερευνητές είχαν διατυπώσει δύο σενάρια για τα μικρά κόκκινα σημεία:

1. Ότι πρόκειται για υπερπυκνούς, μικρούς αλλά εξαιρετικά μαζικούς γαλαξίες με ακραία αστρογένεση.
2. Ότι φιλοξενούν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στο κέντρο τους, οι οποίες φαίνονται «υπερβολικά μαζικές» σε σχέση με τα άστρα που τους περιβάλλουν.

Σε κάθε περίπτωση, η έντονη ερυθρότητα οφείλεται στην τεράστια ποσότητα σκόνης που περιβάλλει τα αντικείμενα. Αν όμως ισχύει το νέο μοντέλο, τότε ίσως μιλάμε για κάτι που δεν έχουμε ξαναδεί: άστρα-μαύρες τρύπες, μια ενδιάμεση φάση στην πορεία των γαλαξιών και των υπερμεγεθών μαύρων τρυπών.

Αν τα μικρά κόκκινα σημεία είναι πράγματι αστέρια-μαύρες τρύπες, αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει πώς εμφανίστηκαν τόσο νωρίς στο Σύμπαν οι πρώτες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Η ταχύτατη ανάπτυξή τους μέσα σε τέτοια «κουκούλια» αερίου ίσως έδωσε απαντήσεις σε ένα μυστήριο που βασανίζει την Κοσμολογία εδώ και δεκαετίες.

Η de Graaff και η ομάδα της τονίζουν, ωστόσο, ότι χρειάζονται περισσότερες παρατηρήσεις για να επιβεβαιωθεί η θεωρία. Η παρακολούθηση αντίστοιχων αντικειμένων μελλοντικά θα μπορούσε να δείξει αν πρόκειται για μια ξεχωριστή κατηγορία ή για μια μεταβατική φάση στην εξέλιξη των γαλαξιών.

Οι ερευνητές σχεδιάζουν να χρησιμοποιήσουν ξανά το James Webb για να μελετήσουν πιο φωτεινά μικρά κόκκινα σημεία και να αναλύσουν λεπτομερέστερα τη δομή τους. Αν εντοπιστούν περισσότερα «κουκούλια μαύρων τρυπών», θα έχουμε ισχυρότερη ένδειξη ότι δεν πρόκειται για μεμονωμένες περιπτώσεις αλλά για ένα νέο είδος κοσμικού αντικειμένου.

Όπως υπογραμμίζει η de Graaff:

Δεν ξέρουμε ακόμα πώς εξελίσσονται αυτά τα αντικείμενα σε σχέση με τις σημερινές μαύρες τρύπες. Το μόνο σίγουρο είναι ότι τα μικρά κόκκινα σημεία είναι μια φάση που διαρκεί λίγο στην κοσμική ιστορία.

Τα μικρά κόκκινα σημεία εξακολουθούν να προκαλούν έντονο ενδιαφέρον και ερωτήματα. Είναι πράγματι μια νέα μορφή αστρικών σωμάτων; Μια φάση ταχείας γέννησης μαύρων τρυπών; Ή απλώς ένα στάδιο της γαλαξιακής εξέλιξης που δεν είχαμε παρατηρήσει μέχρι σήμερα;

[via]