Τετάρτη, 21 Απριλίου 2010

Όταν οι μαύρες τρύπες τρελαίνονται, οδηγούν σε θάνατο τους γαλαξίες

Οι υπερβαρέες μαύρες τρύπες θεωρείται ότι κατοικούν στο κέντρο σχεδόν κάθε γαλαξία, με μια μάζα πάνω από ένα δισεκατομμύριο φορές τη μάζα του Ήλιου. Τώρα μια ομάδα Βρετανών αστρονόμων πιστεύουν ότι αυτές οι μαύρες τρύπες είναι σύνηθες φαινόμενο, να ελευθερώνουν τεράστια ενέργεια ώστε να απογυμνώνουν τους γαλαξίες που τους φιλοξενούν από το αέριο τους, και να τους νεκρώνουν από την διαδικασία σχηματισμού νέων άστρων μέσα σε αυτούς.

galaxy-NGC1275

Εικόνα του γαλαξία NGC 1275 που μοιάζει με τους μακρινούς γαλαξίες που μελετήθηκαν από τον Asa Bluck. Δείχνει την εκπληκτική ισχύ της υπερβαρέας μαύρης τρύπας να διώξει μακριά το αέριο του γαλαξία του, ενώ βοηθάει και στην απεικόνιση του βίαιου παρελθόντος των γαλαξιών. Κατά τη διάρκεια της ιστορίας του σύμπαντος, τουλάχιστον το 1/3 όλων των γαλαξιών γνώρισε μια τέτοια φάση ανάπτυξης

Το μέλος αυτής της βρετανικής ομάδας Asa Bluck του Πανεπιστημίου του Nottingham, που ήταν επικεφαλής αυτής της έρευνας, εξήγησε τις δραματικές επιπτώσεις αυτών των τεράστιων μαύρων οπών στο Αστρονομική Συνάντηση (NAM 2010) στη Γλασκώβη.

powerful-jet-from-blackholeΈνας πανίσχυρος πίδακας από μια υπερβαρέα μαύρη τρύπα ‘κατεδαφίζει’ ένα κοντινό γαλαξία στο σύστημα C321

Για πολλά χρόνια οι μαύρες τρύπες έχουν συναρπάσει τους επιστήμονες αλλά και το ίδιο το κοινό, με την ασυνήθιστο ικανότητά τους να παραμορφώνουν τον χωροχρόνο και την σχεδόν απειλητική τάση τους να καταβροχθίζουν τα πάντα που συναντούν. Προτού η ύλη πέσει μέσα στην μαύρη τρύπα, καθώς στροβιλίζεται γύρω από αυτή, σχηματίζει ένα "δίσκο συσσώρευσης», όπου θερμαίνεται και εκπέμπει ενέργεια. Οι υπερβαρέες μαύρες τρύπες έχουν τέτοιο ισχυρό βαρυτικό πεδίο, που η ύλη που πέφτει μέσα τους απελευθερώνει ένα τεράστιο ποσό ενέργειας, κάνοντας έτσι κάθε δίσκο συσσώρευσης μακράν πολύ πιο φωτεινό από την συνολική λαμπρότητα εκατοντάδων δισεκατομμυρίων άστρων στο γαλαξία γύρω από αυτόν τον δίσκο.

Μία από τις συνέπειες αυτής διαφυγής της ενέργειας είναι ότι διώχνει μακριά ψυχρό αέριο και σκόνη, τα ακατέργαστα συστατικά των νέων άστρων. Το φαινόμενο αυτό σταματάει οριστικά τον σχηματισμό των άστρων του γαλαξία, καταδικάζοντας τον σε αργό θάνατο, όπου τα υπόλοιπα αστέρια γερνούν, γίνονται ερυθρά άστρα, και τελειώνουν τη ζωή τους χωρίς ποτέ να αντικαθίστανται.

Δηλαδή, ένα τέτοιο βίαιο γεγονός απελευθερώνει αρκετή ενέργεια ώστε να ζεσταθεί το γαλαξιακό αέριο, και μάλιστα να το απομακρύνει μακριά από τον γαλαξία. Τα άστρα ως γνωστόν γεννιούνται μόνο σε ψυχρά νέφη αερίου, οπότε με την θέρμανση αυτή καταλήγουμε σε ένα γαλαξία που είναι πραγματικά νεκρός, ο οποίος κυριαρχείται από παλιά ερυθρά αστέρια αντί για τα λαμπερά μπλε νέα αστέρια που ζουν σε σπειροειδείς γαλαξίες, όπως ο Γαλαξίας μας.

Η νέα μελέτη εξέτασε το ρόλο των μαύρων οπών στην ανάπτυξη των γαλαξιών. Για να τον αναζητήσει, η ομάδα χρησιμοποίησε το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble και το Παρατηρητήριο Chandra των ακτίνων-Χ για να πάρει την εικόνα του σύμπαντος, σε άνευ προηγουμένου βάθος και ανάλυση στα οπτικά, στο εγγύς υπέρυθρο και στις ακτίνες-Χ. Ειδικότερα, οι αστρονόμοι έψαξαν για γαλαξίες που έχουν πολύ υψηλές εκπομπές ακτίνων Χ, μια κλασική υπογραφή των μαύρων οπών όταν κατατρώει αέριο και σκόνη.

Από τα στοιχεία των διαστημικών τηλεσκοπίων ο Asa Bluck και τα άλλα μέλη της ομάδας διαπίστωσαν ότι τουλάχιστον το 1/3 του συνόλου των μεγάλων γαλαξιών στο Σύμπαν όχι μόνο περιέχει υπερβαρέες μαύρες τρύπες, αλλά ότι κάποια στιγμή στην ιστορία τους οι εκπομπές από τους δίσκους συσσώρευσης των οπών αυτών μακράν επισκιάζουν την λαμπρότητα των γαλαξιών που τους φιλοξενούν.

Η ομάδα υπολογίζει ότι τουλάχιστον το 1/3 όλων των μεγάλων γαλαξιών με μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα ελευθέρωναν τουλάχιστον 10 δισεκατομμύρια φορές περισσότερη ισχύ από τον ήλιο μας, και κατά μέσον όρο επί ένα δισεκατομμύριο χρόνια.

Η ενέργεια που φεύγει από τις περιοχές αυτές (δίσκοι συσσώρευσης) γύρω από τις μαύρες τρύπες, είναι αρκετά υψηλή για να απογυμνώσει από ύλη κάθε μεγάλο γαλαξία στο σύμπαν σε μια απόσταση 25-πλάσια αυτών των περιοχών, ενώ η εκπομπή ακτίνων-Χ από αυτές, τους μετατρέπει σε νάνους μέσα στο Σύμπαν.

Ο Asa συνοψίζει ως εξής τα νέα αποτελέσματα: "Μείναμε με μια αναπάντεχη εικόνα της ιστορίας του σχηματισμού των μεγάλων γαλαξιών. Όπου ο σχηματισμός του χειμάρρου της ακτινοβολίας από την ύλη που πέφτει μέσα στις μαύρες τρύπες οδηγεί στο θάνατο του γαλαξίας όπου κατοικεί η μαύρη τρύπα.

Πηγή: Πανεπιστήμιο του Νόττινχαμ