Εντοπίστηκε η πρώτη γιγάντια μαύρη τρύπα… φυγάς

Αστρονόμοι έκαναν μια πραγματικά συγκλονιστική ανακάλυψη χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb. Εντόπισαν μια μαύρη τρύπα δέκα εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο που διασχίζει το Διάστημα με ιλιγγιώδη ταχύτητα περίπου 3,5 εκατ. χλμ./ώρα.

Αυτό την καθιστά όχι μόνο την πρώτη επιβεβαιωμένη περιπλανώμενη υπερμεγέθη μαύρη τρύπα αλλά και ένα από τα ταχύτερα κινούμενα αντικείμενα που έχουν ποτέ ανιχνευθεί. Διασχίζει την περιοχή στην οποία βρίσκεται ένα ζεύγος γαλαξιών γνωστό ως «Κοσμική Κουκουβάγια» με ταχύτητα περίπου 3,000 φορές μεγαλύτερη από την ταχύτητα του ήχου στο επίπεδο της θάλασσας στη Γη. Σαν να μην έφτανε αυτό η μαύρη τρύπα ωθεί μπροστά της ένα κυριολεκτικά γαλαξιακών διαστάσεων «κρουστικό κύμα» ύλης ενώ ταυτόχρονα σέρνει πίσω της μια ουρά μήκους περίπου 200,000 ετών φωτός, μέσα στην οποία το αέριο συσσωρεύεται και πυροδοτεί τη γέννηση νέων άστρων.

«Είναι κάτι που ξεπερνά τη φαντασία. Οι δυνάμεις που απαιτούνται για να εκτοπιστεί μια τόσο τεράστια μαύρη τρύπα από το σπίτι της είναι τεράστιες. Κι όμως η θεωρία προέβλεπε ότι τέτοιες αποδράσεις μπορούν να συμβούν» δήλωσε στο Space.com ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας Πίτερ βαν Ντόκουμ από το Πανεπιστήμιο Γέιλ.

Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που μπορούν να αποκτήσουν μάζα δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από του Ήλιου βρίσκονται συνήθως στα κέντρα των γαλαξιών τους όπου  κυριαρχούν με την πανίσχυρη βαρύτητα τους. Η απίστευτη ταχύτητα αυτής της μαύρης τρύπας σημαίνει ότι σήμερα βρίσκεται περίπου 230,000 έτη φωτός μακριά από το σημείο προέλευσής της.

«Είναι η μόνη μαύρη τρύπα που έχει βρεθεί τόσο μακριά από τον αρχικό της γαλαξία. Αυτό την έκανε τον καλύτερο υποψήφιο για φυγά υπερμεγέθη μαύρη τρύπα αλλά έλειπε η επιβεβαίωση. Το μόνο που είχαμε ήταν ένα ίχνος που δύσκολα εξηγούνταν με άλλο τρόπο. Με το James Webb επιβεβαιώσαμε πλέον ότι πράγματι υπάρχει μια μαύρη τρύπα στην άκρη αυτού του ίχνους και ότι απομακρύνεται με τεράστια ταχύτητα από τον παλιό της ξενιστή» λέει ο ο Πίτερ βαν Ντόκουμ.

Η συγκεκριμένη μαύρη τρύπα είχε εντοπιστεί αρχικά το 2023 από τον βαν Ντόκουμ και τους συνεργάτες του με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble το οποίο είχε καταγράψει κάτι που έμοιαζε με το ίχνος ενός τεράστιου σώματος που περνούσε μέσα από το Διάστημα. Όπως όλες οι μαύρες τρύπες έτσι κι αυτή περιβάλλεται από έναν ορίζοντα γεγονότων, ένα όριο από το οποίο ούτε το φως δεν μπορεί να διαφύγει, γεγονός που καθιστά την άμεση παρατήρησή της εξαιρετικά δύσκολη.

«Η μαύρη τρύπα είναι μαύρη και είναι πολύ δύσκολο να ανιχνευθεί όταν κινείται μέσα σε άδειο Διάστημα. Την εντοπίσαμε λόγω της επίδρασης που έχει στο περιβάλλον της. Τώρα γνωρίζουμε ότι δημιουργεί ένα κρουστικό κύμα στο αέριο μέσα από το οποίο περνά, και αυτό το κύμα, μαζί με το ίχνος του πίσω από τη μαύρη τρύπα είναι αυτό που παρατηρούμε» εξηγούν οι ερευνητές.

Ο εντοπισμός

Με το James Webb, οι ερευνητές ανακάλυψαν μια τεράστια μετατόπιση του αερίου στο άκρο του ίχνους εκεί όπου η μαύρη τρύπα το ωθεί. Τα σημάδια του κρουστικού κύματος είναι απολύτως ξεκάθαρα και δεν αφήνουν καμία αμφιβολία για το τι συμβαίνει. Το αέριο εκτοπίζεται πλευρικά με ταχύτητες εκατοντάδων χιλιάδων μιλίων την ώρα, κάτι που οι επιστήμονες μπόρεσαν να μετρήσουν με το James Webb.

«Η ταχύτητα του εκτοπισμένου αερίου συνδέεται άμεσα με την ταχύτητα της μαύρης τρύπας και έτσι υπολογίσαμε την ταχύτητά της από τα δεδομένα του James Webb. Κινείται με περίπου 1.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, ταχύτερα από σχεδόν οποιοδήποτε άλλο αντικείμενο στο Σύμπαν. Αυτή η μεγάλη ταχύτητα είναι που της επέτρεψε να ξεφύγει από τη βαρυτική έλξη του αρχικού της γαλαξία» λέει ο βαν Ντόκουμ που αναφέρει ότι υπάρχουν δύο πιθανοί μηχανισμοί που μπορούν να οδηγήσουν στην εκτόξευση μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας από το κέντρο του γαλαξία της. Και τα δύο σενάρια ξεκινούν όταν δύο γαλαξίες συγκρούονται και αρχίζουν να συγχωνεύονται, φέρνοντας ο καθένας τη δική του υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Και στις δύο περιπτώσεις, οι διαδικασίες ξεκινούν όταν οι μαύρες τρύπες φτάσουν στο κέντρο του νέου γαλαξία που σχηματίζεται.

«Ο πρώτος μηχανισμός είναι η συγχώνευση των δύο μαύρων τρυπών, κατά την οποία η βαρυτική ακτινοβολία που απελευθερώνεται δίνει ένα ισχυρό “λάκτισμα” στη νέα μαύρη τρύπα. Αυτό το λάκτισμα μπορεί να της προσδώσει ταχύτητα της τάξης των 1.000 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο, αρκετή για να την εκτινάξει έξω από το γαλαξία» λέει ο βαν Ντόκουμ.

Ο δεύτερος μηχανισμός είναι μια αλληλεπίδραση τριών σωμάτων, όταν μια από τις συγχωνευόμενες δομές περιέχει ήδη ένα ζεύγος μαύρων τρυπών. Όταν μια τρίτη μαύρη τρύπα εισέλθει στο σύστημα, αυτό γίνεται ασταθές και μία από τις τρεις εκτινάσσεται. Η ερευνητική ομάδα πιστεύει ότι στην προκειμένη περίπτωση ισχύει το πρώτο σενάριο. Αυτό θα μπορούσε να αφήσει έναν γαλαξία χωρίς υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του κάτι που σύμφωνα με τον βαν Ντόκουμ πιθανότατα δεν θα τον επηρεάσει ιδιαίτερα. Ωστόσο η φυγά αυτή μαύρη τρύπα θα μπορούσε να έχει τεράστιο αντίκτυπο σε οποιονδήποτε άλλο γαλαξία συναντήσει στο ταξίδι της.

«Μια συνάντηση με έναν άλλο γαλαξία θα ήταν πραγματικά εντυπωσιακή. Κυρίως λόγω του τεράστιου, γαλαξιακών διαστάσεων κρουστικού κύματος που προηγείται της μαύρης τρύπας. Όταν αυτό το κύμα συναντήσει το πυκνό αέριο ενός άλλου γαλαξία, θα το συμπιέσει και θα το σοκάρει, πιθανότατα οδηγώντας στον σχηματισμό πολλών νέων άστρων. Θα ήταν ένα εντυπωσιακό θέαμα» σύμφωνα με τον επικεφαλής της έρευνας.

Ευτυχώς, οι δύο δακτυλιοειδείς γαλαξίες που σχηματίζουν την Κοσμική Κουκουβάγια βρίσκονται περίπου 9 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά πράγμα που σημαίνει ότι ακόμη κι αν αυτή η κοσμική τιτάνια μαύρη τρύπα κατευθυνόταν προς εμάς, δεν υπάρχει λόγος ανησυχίας.

Το φαινόμενο

Οι συγχωνεύσεις γαλαξιών είναι συχνές και συμβαίνουν πολλές φορές κατά τη διάρκεια ζωής ενός γαλαξία. Αυτό σημαίνει ότι οι εκτοξευμένες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μπορεί να είναι επίσης σχετικά συχνές, αν και οι εκτιμήσεις διαφέρουν ανάλογα με τα μοντέλα. «Οι συγχωνεύσεις συμβαίνουν συχνά στη ζωή ενός γαλαξία», είπε ο βαν Ντόκουμ. «Δεν γνωρίζουμε όμως πόσο γρήγορα συγχωνεύονται αυτά τα ζεύγη μαύρων τρυπών και πόσο συχνά το τελικό “λάκτισμα” αρκεί για να τις εκδιώξει».

Παρότι οι φυγά υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες είχαν προβλεφθεί θεωρητικά εδώ και δεκαετίες η επιβεβαίωση της ύπαρξής τους επιφύλασσε πολλές εκπλήξεις. «Όλα σε αυτή την έρευνα με εξέπληξαν», είπε ο βαν Ντόκουμ. «Δεν περίμενα ποτέ να δω κάτι τέτοιο και η επιβεβαίωση με το James Webb ήταν απίστευτη. Δεν είχαμε επίσης εκτιμήσει πόσο μεγάλη επίδραση έχουν αυτές οι μαύρες τρύπες στο αέριο μέσα από το οποίο κινούνται». Στο ίχνος τους έχουν σχηματιστεί πολλά νέα άστρα από το σοκαρισμένο αέριο συνολικής μάζας περίπου 100 εκατομμυρίων φορές μεγαλύτερης από του Ήλιου. Αυτός ο τρόπος σχηματισμού άστρων ήταν άγνωστος μέχρι τώρα και δημιουργεί μια ουρά άστρων μακριά από οποιονδήποτε γαλαξία σαν να σχηματίστηκαν στο κενό του Διαστήματος.

Το επόμενο βήμα για την ομάδα είναι η αναζήτηση περισσότερων τέτοιων φυγάδων. «Χρειάζεσαι διαστημικές παρατηρήσεις για να τις δεις», εξήγησε ο βαν Ντόκουμ. «Το ίχνος ξεχώρισε επειδή είναι μια πολύ λεπτή γραμμή που σε επίγειες εικόνες θα χανόταν». Ευτυχώ  νέα τηλεσκόπια όπως το Roman Space Telescope και το Euclid θα προσφέρουν εικόνες μεγάλης έκτασης και υψηλής ποιότητας επιτρέποντας την αναζήτηση τέτοιων φαινομένων ακόμη και με τη βοήθεια αλγορίθμων μηχανικής μάθησης.

Naftemporiki.gr