Το Telescópio Espacial James Webb, το οποίο λειτουργεί από τον Nasa σε συνεργασία με διεθνείς οργανισμούς, κατέγραψε άμεσες ενδείξεις μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας που σχηματίστηκε πριν από τον γαλαξία που τη φιλοξενεί. Το αστρονομικό αντικείμενο, που καταγράφηκε από τους επιστήμονες ως Abell2744-QSO1, χρονολογείται σε μια περίοδο περίπου 700 εκατομμυρίων ετών λίγο μετά το γεγονός Big Bang. Η ανακάλυψη εξέπληξε την επιστημονική κοινότητα έρχεται σε αντίθεση με το παραδοσιακό μοντέλο της κοσμικής εξέλιξης, στο οποίο οι γαλαξιακές δομές αναπτύσσονται πρώτα και μετά τροφοδοτούν ακραία κέντρα βάρους.
Τα δεδομένα που συλλέγονται από όργανα υψηλής ακρίβειας δείχνουν ότι η κεντρική μάζα κυριαρχεί πλήρως στο σύστημα γύρω από αυτήν. Με εκτιμώμενο βάρος περίπου 50 εκατομμύρια φορές τη μάζα του Sol, η μαύρη τρύπα αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της δομής που παρατηρείται από τους αστρονόμους. Το άνευ προηγουμένου σενάριο του Esse υποδηλώνει ότι οι σπόροι αυτών των κοσμικών γιγάντων μπορεί να έχουν προκύψει από την άμεση κατάρρευση τεράστιων νεφών αρχέγονου αερίου, χωρίς να χρειάζεται να περάσουν από τους κύκλους ζωής και θανάτου γενεών αστεριών.
Το Gravitational Lente επιτρέπει την οπτικοποίηση απομακρυσμένου αντικειμένου
Το ουράνιο σώμα Abell2744-QSO1 είναι μέρος μιας κατηγορίας αντικειμένων γνωστών στην αστροφυσική ως Little Red Dots, ή μικρές κόκκινες κουκκίδες. Η σύλληψη του φωτός του ήταν δυνατή μόνο χάρη σε ένα φυσικό φαινόμενο που ονομάζεται βαρυτικός φακός, που προκαλείται από το γιγάντιο σμήνος γαλαξιών Abell 2744, που ονομάζεται επίσης Cluster του Pandora. Η τεράστια βαρύτητα αυτού του σμήνος λειτουργούσε σαν κοσμικός μεγεθυντικός φακός, μεγεθύνοντας την εικόνα της μαύρης τρύπας τρεις φορές και επιτρέποντας στους αισθητήρες του τηλεσκοπίου να καταγράψουν λεπτομέρειες μιας εξαιρετικά απομακρυσμένης περιοχής του σύμπαντος.
Το φως που εκπέμπεται από αυτό το σύστημα ταξίδεψε στο διάστημα για περισσότερα από 13 δισεκατομμύρια χρόνια μέχρι να φτάσει στους καθρέφτες του εξοπλισμού Nasa. Το όργανο NIRCam, υπεύθυνο για τη λήψη εικόνων στο εγγύς υπέρυθρο φάσμα, κατέγραψε εκατοντάδες φωτεινά σημεία στο σκοτεινό φόντο του σύμπαντος. Entre Σε αυτές τις λήψεις, τρεις συγκεκριμένες εικόνες από το QSO1 απέκτησαν εξέχουσα θέση στις αναλύσεις, με την έκδοση που ονομάζεται QSO1A να είναι αυτή με τη μεγαλύτερη ευκρίνεια και μέγεθος. Ο συνδυασμός αυτών των εικόνων με δεδομένα φασματοσκοπίας παρείχε στους ερευνητές τα εργαλεία που απαιτούνται για τη διερεύνηση της ταχύτητας και της σύνθεσης του υλικού που υπάρχει στην τοποθεσία.
Η χρήση προηγμένων τεχνολογιών διαστημικής παρατήρησης έχει μεταμορφώσει την ανθρώπινη ικανότητα να κοιτάζει στο παρελθόν του σύμπαντος. Με την εκτόξευση Antes του τρέχοντος τηλεσκοπίου, οι επιστήμονες βασίστηκαν σε θεωρητικές εκτιμήσεις και έμμεσες παρατηρήσεις για να προσπαθήσουν να καταλάβουν πώς σχηματίστηκαν οι πρώτες δομές. Η ικανότητα απομόνωσης του φωτός από ένα τόσο μακρινό αντικείμενο και ανάλυσης των χημικών και φυσικών ιδιοτήτων του αντιπροσωπεύει άμεσα ένα σημαντικό τεχνολογικό άλμα για τη σύγχρονη αστρονομία.
Características φυσική και χημεία του αρχέγονου συστήματος
Η λεπτομερής ανάλυση του συστήματος αποκάλυψε αναλογίες που αψηφούν τις προσδοκίες των ερευνητών που μελετούν το πρώιμο σύμπαν. Σε γαλαξίες κοντά στον Via Láctea, οι κεντρικές μαύρες τρύπες αντιπροσωπεύουν συχνά ένα μικροσκοπικό κλάσμα της συνολικής μάζας του αστρικού σμήνος. Το σενάριο που βρέθηκε στο μακρινό αντικείμενο δείχνει μια πλήρη αντιστροφή αυτής της δομικής λογικής.
Τα δεδομένα που επεξεργάστηκαν οι διεθνείς ερευνητικές ομάδες καθόρισαν ακριβείς παραμέτρους σχετικά με τη φύση του παρατηρούμενου αντικειμένου:
- Ο γαλαξίας-ξενιστής έχει μια εξαιρετικά μικρή διάμετρο μόλις 1.300 ετών φωτός.
- Η κεντρική μαύρη τρύπα αντιπροσωπεύει τουλάχιστον τα δύο τρίτα της συνολικής μάζας του συστήματος.
- Το αέριο που κυκλοφορεί στην περιοχή αποτελείται σχεδόν αποκλειστικά από υδρογόνο και ήλιο.
- Η μεταλλικότητα του κοσμικού περιβάλλοντος φτάνει σε επίπεδα κάτω από το 0,5% του ποσοστού που βρίσκεται στο Sol.
- Η ύπαρξη της δομής χρονολογείται στα 700 εκατομμύρια χρόνια μετά την αρχή του σύμπαντος.
Η σχεδόν πλήρης απουσία βαρέων στοιχείων, όπως το οξυγόνο, ενισχύει τη θέση ότι το περιβάλλον έχει υποστεί πολύ μικρή δραστηριότητα σχηματισμού άστρων. Στην αστρονομία, η παρουσία μετάλλων δείχνει ότι τα προηγούμενα αστέρια ζούσαν, συντήξαν στοιχεία στους πυρήνες τους και εξερράγησαν σε σουπερνόβα, διαχέοντας πολύπλοκο υλικό στο διάστημα. Como το αέριο που περιβάλλει το Abell2744-QSO1 είναι βασικά καθαρό υδρογόνο και ήλιο, οι επιστήμονες καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι η μαύρη τρύπα σχηματίστηκε σε ένα παρθένο περιβάλλον, χωρίς να βασίζονται στην κατάρρευση τεράστιων αστεριών από προηγούμενες γενιές.
Το Movimento αερίων επιβεβαιώνει ακραία συγκέντρωση μάζας
Para Για να προσδιορίσουν το ακριβές βάρος του κεντρικού αντικειμένου, οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν τη μονάδα ενσωματωμένου πεδίου του φασματογράφου NIRSpec. Ο εξοπλισμός Esse επέτρεψε τη χαρτογράφηση της ταχύτητας περιστροφής του αερίου υδρογόνου που περιφέρεται γύρω από την κεντρική περιοχή. Το μοτίβο κίνησης που ανιχνεύεται ακολουθεί τους νόμους της μηχανικής του Κέπλερ, την ίδια φυσική αρχή που διέπει την τροχιά των πλανητών γύρω από το Sol στο ηλιακό μας σύστημα. Η τροχιακή δυναμική του Essa δείχνει ξεκάθαρα ότι υπάρχει μια κολοσσιαία μάζα συγκεντρωμένη σε ένα μόνο κεντρικό σημείο, που ασκεί βαρυτική έλξη στο περιβάλλον υλικό.
Η άμεση μέτρηση έδειξε μια τιμή κοντά στα 50 εκατομμύρια ηλιακές μάζες. Ο Roberto Maiolino, ερευνητής του Universidade από το Cambridge, τόνισε την καινοτομία αυτού του ευρήματος, καθώς είναι η πρώτη άμεση μέτρηση αυτού του τύπου που πραγματοποιήθηκε λιγότερο από ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά το Big Bang. Το προηγούμενο Resultados, το οποίο βασιζόταν σε μεθόδους έμμεσων υπολογισμών, πρότεινε ήδη μάζα περίπου 40 εκατομμυρίων για παρόμοια αντικείμενα. Η νέα παρατήρηση επικυρώνει τις μαθηματικές μεθοδολογίες που είχαν εφαρμοστεί στη μελέτη των ουράνιων σωμάτων που βρίσκονται στα απώτατα σημεία του παρατηρήσιμου σύμπαντος.
Ο Francesco D’Eugenio, επίσης μέλος της ομάδας Universidade από το Cambridge, τόνισε ότι οι κανόνες της φυσικής που παρατηρούνται στο τοπικό σύμπαν εξακολουθούν να ισχύουν για τις πιο μακρινές και αρχαίες περιοχές. Η μεθοδολογική επιβεβαίωση του Essa μειώνει δραστικά τα περιθώρια αβεβαιότητας που συνόδευαν την έρευνα σε αρχέγονες μαύρες τρύπες. Η ακρίβεια των σημερινών οργάνων επιτρέπει στους επιστήμονες να ισχυρίζονται με σιγουριά ότι δεν υπήρξε υπερεκτίμηση των μαζών σε προηγούμενες μελέτες που χρησιμοποιούσαν λιγότερο άμεσες τεχνικές.
Impacto από την ανακάλυψη στις θεωρίες της κοσμικής εξέλιξης
Το δυσανάλογο μέγεθος της μαύρης τρύπας σε σχέση με τον γαλαξία-ξενιστή της ανοίγει ένα νέο κεφάλαιο στην κατανόηση της κοσμολογίας. Η υπόθεση ότι γιγάντια νέφη αρχέγονου αερίου κατέρρευσαν απευθείας κάτω από τη δική τους βαρύτητα αποκτά δύναμη από αυτή την παρατήρηση. Ο μηχανισμός Esse θα εξηγούσε πώς τέτοια τεράστια αντικείμενα κατάφεραν να σχηματιστούν σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα στην κοσμική κλίμακα, χωρίς να χρειάζεται να αναπτυχθούν αργά καταβροχθίζοντας αστρικό υλικό για δισεκατομμύρια χρόνια.
Ο Ignas Juodžbalis, ένας μεταπτυχιακός φοιτητής του Cambridge που ηγήθηκε μέρους της ανάλυσης δεδομένων, επεσήμανε ότι η ομάδα σχεδιάζει να διερευνήσει άλλα αντικείμενα στην τάξη Little Red Dots. Ο στόχος της επόμενης φάσης της έρευνας είναι να προσδιοριστεί εάν το φαινόμενο που παρατηρήθηκε στο Abell2744-QSO1 αντιπροσωπεύει μια μεμονωμένη εξαίρεση ή αν ήταν ένας κοινός κανόνας κατά τη νεότητα του σύμπαντος. Το Telescópio Espacial James Webb, το αποτέλεσμα της συνεργασίας μεταξύ των Nasa, Agência Espacial Europeia και Agência Espacial Canadense, θα συνεχίσει να κατευθύνει τους καθρέφτες του σε αυτές τις απομακρυσμένες περιοχές.
Η λεπτομερής μελέτη του συστήματος δημοσιεύτηκε σε επιστημονικά περιοδικά υψηλής απήχησης, συμπεριλαμβανομένων των Nature και Monthly Notices του Royal Astronomical Society. Η τεκμηρίωση αυτών των ανακαλύψεων αλλάζει μόνιμα τα βιβλία αστροφυσικής, δείχνοντας ότι η σχέση εξάρτησης μεταξύ γαλαξιών και μαύρων οπών μπορεί να λειτουργήσει με τον αντίθετο τρόπο από αυτό που υποτίθεται. Οι ερευνητές του Equipes σε πολλές χώρες συνεχίζουν να εξετάζουν τα terabyte πληροφοριών που αποστέλλονται καθημερινά από το τηλεσκόπιο, επιδιώκοντας να συνθέσουν το παζλ σχετικά με την προέλευση των μεγαλύτερων δομών που γνωρίζει η επιστήμη.
