Οι μαύρες τρύπες αποτελούν τα πιο μυστηριώδη αντικείμενα του Σύμπαντος και κάθε εύρημα για αυτές αποτελεί ένα κομμάτι παζλ της ύπαρξης τους που παραμένει σε μεγάλο βαθμό κενό. Νέα σημαντικά στοιχεία για τις μαύρες τρύπες αναμένεται να προσφέρει η ανακάλυψη από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της αρχαιότερης μαύρης τρύπας που γνωρίζουμε μέχρι σήμερα.

Πρόκειται για μια μαύρη τρύπα που βρίσκεται στη καρδιά ενός γαλαξία με την κωδική ονομασία GN-z11 ηλικίας περίπου 13,4 δισ. ετών. Η Μεγάλη Έκρηξη, το μυστηριώδες φαινόμενο από το οποίο προέκυψε το Σύμπαν, υπολογίζεται ότι συνέβη πριν από περίπου 13,7 δισ. έτη. Άρα η μαύρη τρύπα υπήρχε μόλις 300 εκατ. έτη μετά τη γέννηση του Σύμπαντος γεγονός που έτσι και αλλιώς προκαλεί έκπληξη με βάση τις κρατούσες κοσμολογικές θεωρίες έκπληξη που είναι ακόμη μεγαλύτερη αφού σύμφωνα με τη διεθνή ερευνητική ομάδα που μελέτησε τα δεδομένα του James Webb αυτή η αρχέγονη μαύρη τρύπα είχε μάζα περίπου ένα εκατομμύριο φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου.

Σύμφωνα με την κρατούσα θεωρία οι μαύρες τρύπες αυξάνουν το μέγεθος τους απορροφώντας ύλη από άστρα και άλλες κοσμικές δομές (νεφελώματα κ.α.) που βρίσκονται στις περιοχές στις οποίες βρίσκονται και οι μαύρες τρύπες. Όμως το μέγεθος αυτής της πανάρχαιας μαύρης τρύπας είναι πολύ μεγάλο για την ποσότητα των κοσμικών δομών που εκτιμάται ότι υπήρχαν τη συγκεκριμένη χρονική περίοδο σε ένα γαλαξία για να μπορέσουν να υποστηρίξουν τη διόγκωση της μαύρης τρύπας στα επίπεδα που πιστεύεται ότι είχε.

«Η έκπληξη στην ανακάλυψη εστιάζεται στο μέγεθος της μαύρης τρύπας. Ήταν το πιο αναπάντεχο εύρημα» αναφέρει ο αστροφυσικός Ρομπέρτο Μαϊολίνο καθηγητής του Πανεπιστημίου Κέιμπριτζ, επικεφαλής της διεθνούς ερευνητικής ομάδας.

«Η κατανόηση από πού προήλθαν οι μαύρες τρύπες ήταν πάντα ένα παζλ, αλλά τώρα αυτό το παζλ φαίνεται να βαθαίνει. Αυτά τα αποτελέσματα χρησιμοποιώντας τη δύναμη του James Webb για να κοιτάξουμε πίσω στο χρόνο υποδηλώνουν ότι ορισμένες μαύρες τρύπες αναπτύχθηκαν με τεράστιο ρυθμό στο νεαρό Σύμπαν πολύ πιο γρήγορα από ό,τι περιμέναμε» λέει ο καθηγητής Άντριου Πόντζεν κοσμολόγος στο University College του Λονδίνου που δεν συμμετείχε στην έρευνα.

Οι θεωρίες

Μια εξήγηση, γνωστή ως το σενάριο των βαρέων σπόρων, είναι ότι μια πρώιμη γενιά μαύρων τρυπών γεννήθηκε από την άμεση κατάρρευση τεράστιων νεφών αερίου παρά από άστρα που έχουν καταρρεύσει υπό τη βαρύτητα τους στο τέλος της ζωής τους. Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι συμπαγή σμήνη άστρων και μαύρων τρυπών συγχωνεύτηκαν πολύ γρήγορα στο πρώιμο Σύμπαν.

Μια τρίτη θεωρία είναι η ύπαρξη των λεγόμενων αρχέγονων μαύρων τρυπών που εμφανίστηκαν κατά τη διάρκεια του κοσμικού πληθωρισμού, την περίοδο της ταχύτερης από το φως διαστολής του Σύμπαντος που συνέβη ένα κλάσμα του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Αυτό θα ανατρέψει την κρατούσα κοσμολογική θεωρία ότι οι πρώτα εμφανίζονταν οι γαλαξίες και μετά άρχισαν να αναπτύσσονται μαύρες τρύπες μέσα τους και οι αρχέγονες μαύρες τρύπες θα υφαίνονταν αποτελεσματικά στο ύφασμα του Σύμπαντος από την αρχή.

«Αν αυτό ήταν αλήθεια, θα είχε βαθιές επιπτώσεις στο κλάσμα ανοίγματος του δευτερολέπτου του Σύμπαντος μας. Είτε έτσι είτε αλλιώς, η ιστορία του πώς μεγάλωσαν οι μαύρες τρύπες και οι γαλαξίες είναι μια καθηλωτική ιστορία που μόλις αρχίζουμε να συνδυάζουμε» λέει ο Άντριου Πόντζεν.

Naftemporiki.gr

Το ισχυρότερο διαστημικό τηλεσκόπιο που έχει κατασκευάσει η ανθρωπότητα επιβεβαιώνει κυριολεκτικά σε καθημερινή βάση τις υψηλές δυνατότητες του και τις προσδοκίες που υπήρχαν για αυτό. Σε μια ακόμη πρώτη στο είδος του ανακάλυψη το James Webb ανίχνευσε νερό στην εσωτερική περιοχή ενός δίσκου αερίου και σκόνης που περιβάλλει ένα καυτό νεογέννητο άστρο, δίσκο μέσα στον οποίο δημιουργούνται πλανήτες.

Η ανακάλυψη είναι σημαντική επειδή το νερό, μαζί με άλλα μόρια που χρειάζονται για να σχηματίσουν κόσμους όπως η Γη, βρέθηκαν κοντά σε πολλά τεράστια, νεαρά αστέρια που παράγουν ακραία υπεριώδη ακτινοβολία. Τέτοια ακραία περιβάλλοντα θεωρούνταν προηγουμένως ακατάλληλα για το σχηματισμό βραχωδών πλανητών, αλλά αυτή η νέα ανακάλυψη υποδηλώνει ότι πλανήτες που μοιάζουν σε χαρακτηριστικά με τη Γη (π.χ. είναι βραχώδεις) μπορεί να είναι ικανοί να σχηματιστούν σε ένα ευρύτερο φάσμα κοσμικών περιβαλλόντων από ό,τι πιστεύαμε κάποτε.

Τα ευρήματα θα μπορούσαν επίσης να βοηθήσουν τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα πώς σχηματίστηκαν οι πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος πριν από περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Η έρευνα αντιπροσωπεύει επίσης τα πρώτα αποτελέσματα από το πρόγραμμα eXtreme Ultraviolet Environments (XUE) που εκτελείται με το James Webb  το οποίο στοχεύει να χαρακτηρίσει τα περιβάλλοντα και τη χημεία των τεράστιων περιστρεφόμενων δίσκων σκόνης και αερίου που περιβάλλουν νεαρά αστέρια από τους οποίους προκύπτουν πλανήτες, αστεροειδείς και κομήτες.

Την ανακάλυψη έκανε ερευνητική ομάδα με επικεφαλής επιστήμονες του Ινστιτούτου Αστρονομίας Μαξ Πλανκ στη Γερμανία και δημοσιεύουν τα ευρήματα τους στην επιθεώρηση «The Astrophysical Journal Letters». Οι ερευνητές εστίασαν το James Webb στο Νεφέλωμα του Αστακού που βρίσκεται σε απόσταση περίπου 5,5 χιλιάδων ετών φωτός από τη Γη. Το νεφέλωμα αποτελεί περιοχή αστρογένεσης και έχουν εντοπισθεί εκεί 15 δίσκοι ύλης γύρω από νεογέννητα άστρα. Ο δίσκος που μελέτησαν οι ερευνητές έλαβε την ονομασία XUE1.

Επειδή οι συνθήκες που βρίσκονται στον πρωτοπλανητικό δίσκο XUE 1 που βρίσκεται κοντά σε τεράστια άστρα είναι παρόμοιες με τις συνθήκες που βρίσκονται σε άλλες περιοχές σχηματισμού άστρων κοντά στη Γη που είναι γεμάτες με άστρα χαμηλής μάζας τα ευρήματα μας υποστηρίζουν την ιδέα ότι είναι σύνηθες φαινόμενο να σχηματίζονται βραχώδεις πλανήτες γύρω από άστρα διαφορετικής μάζας και σε ένα ευρύτερο φάσμα περιβαλλόντων από ό,τι πίστευαν προηγουμένως οι επιστήμονες.

Naftemporiki.gr

Ένα πανάρχαιο γαλαξιακό σμήνος και μια περιοχή γέννησης νέων άστρων στο κέντρο του Γαλαξία είναι η καινούργια… σοδειά του James Webb, του ισχυρότερου διαστημικού τηλεσκοπίου που έχει κατασκευάσει ο άνθρωπος. Το James Webb εντόπισε στα βάθη του Σύμπαντος μια στενά συνδεδεμένη ομάδα 20 πανάρχαιων γαλαξιών που μοιάζει σαν μια κοσμική έλικα ύλης ή σαν μια γαλαξιακή αλυσίδα.

Αυτή η γαλαξιακή δομή έχει μήκος περίπου 13 εκατομμύρια έτη φωτός και πλάτος περίπου 650.000 έτη φωτός. Έλαβε την ονομασία «Κοσμικό Αμπέλι» με τους γαλαξίες που βρίσκονται σε αυτή την ομάδα να έχουν ηλικία 11-12 δισ. έτη. Η μελέτη της δομής να αποκαλύψει πληροφορίες για το πώς σχηματίζονται οι πιο ογκώδεις δομές στο Σύμπαν και ειδικότερα πώς συνέβαινε αυτό στο πρώιμο Σύμπαν.

Το Κοσμικό Αμπέλι είναι σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα που μελετά τα δεδομένα που κατέγραψε το James Webb «σημαντικά μεγαλύτερο από άλλες ομάδες ανάλογης ηλικίας γαλαξιών που έχουν εντοπισθεί στο Σύμπαν». Η γαλαξιακή ομάδα έχει μια εκτιμώμενη μάζα περίπου 260 δισεκατομμυρίων ηλιακών μαζών και όπως αναφέρουν οι ερευνητές κάποιοι γαλαξίες της ομάδας όταν έγινε η εκπομπή του φωτός της που εντόπισε το James Webb βρίσκονταν σε φάση αστρογένεσης κάτι που σημαίνει ότι θα μεγάλωναν ακόμη περισσότερο σε όγκο ενώ άλλοι γαλαξίες και πιο συγκεκριμένα οι δύο μεγαλύτεροι της ομάδας φαίνεται ότι είχαν ολοκληρώσει τον κύκλο αστρογένεσης και βρίσκονταν στη φάση της… συνταξιοδότησης.

Το μαιευτήριο

To James Webb επικέντρωσε το πανίσχυρο υπέρυθρο βλέμμα του σε ένα τμήμα του πυκνού κέντρου του γαλαξία μας και πιο συγκεκριμένα σε μια περιοχή σχηματισμού άστρων, που ονομάζεται Τοξότης C (Sgr C) και απέχει μόλις 300 έτη φωτός από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα του Γαλαξία, τον Τοξότη Α*.
«Δεν υπήρξαν ποτέ δεδομένα υπέρυθρων σε αυτήν την περιοχή με το επίπεδο ανάλυσης και ευαισθησίας που έχουμε με το James Webb, επομένως βλέπουμε πολλά χαρακτηριστικά εδώ για πρώτη φορά. Το James Webb αποκαλύπτει μια απίστευτη ποσότητα λεπτομέρειας, επιτρέποντάς μας να μελετήσουμε το σχηματισμό άστρων σε αυτό το είδος περιβάλλοντος με τρόπο που δεν ήταν δυνατό στο παρελθόν» αναφέρει Σάμιουελ Κρόου,  προπτυχιακός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια και επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας.

«Το γαλαξιακό κέντρο είναι το πιο ακραίο περιβάλλον στον Γαλαξία μας, όπου οι τρέχουσες θεωρίες σχηματισμού άστρων μπορούν να τεθούν στην πιο αυστηρή δοκιμασία τους», αναφέρει ο Τζόναθαν Ταν, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια, μέλος της ερευνητικής ομάδας
Το τηλεσκόπιο κατέγραψε μια εικόνα από την περιοχή αυτή όπου εκτιμάται ότι εμφανίζονται περίπου 500.000 αστέρια. Υπάρχει ένα σμήνος πρωτοαστέρων –αστέρων που ακόμη σχηματίζονται και αποκτούν μάζα– που παράγουν εκροές που λάμπουν σαν φωτιά στη μέση ενός υπέρυθρου-σκοτεινού νέφους.

Το νέφος από το οποίο αναδύονται οι πρωτοαστέρες  είναι τόσο πυκνό που το φως από τα αστέρια πίσω του δεν μπορεί να φτάσει στο James Webb, με αποτέλεσμα να φαίνεται λιγότερο γεμάτο, ενώ στην πραγματικότητα είναι μια από τις πιο πυκνά γεμάτες περιοχές της εικόνας. Μικρότερα υπέρυθρα-σκοτεινά νέφη που μοιάζουν με τρύπες στο αστρικό περιβάλλον είναι επίσης περιοχές σχηματισμού νέων άστρων.

Naftemporiki.gr