Νέα Αστρονομική Έρευνα: Αλλάζει ο τρόπος που αλληλεπιδρούν οι μαύρες τρύπες με το Σύμπαν;
Διεθνής μελέτη με επικεφαλής Έλληνες αστρονόμους ανατρέπει παραδοχές δεκαετιών για την αλληλεπίδραση των υπερμεγεθών μαύρων τρυπών με το περιβάλλον τους.
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, αντικείμενα που μας είναι γνωστά ως κοσμικά «τέρατα» που καταναλώνουν τα πάντα, ενδέχεται να αλλάζουν τον τρόπο αλληλεπίδρασής τους με το Σύμπαν ανάλογα με την ηλικία του. Μια πρωτοποριακή διεθνής έρευνα, με ερευνητές από το Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών, αμφισβητεί έναν θεμελιώδη νόμο που ίσχυε για σχεδόν πέντε δεκαετίες, προσφέροντας νέα δεδομένα για τη λειτουργία του Σύμπαντος.
Η δημοσιευμένη στην έγκριτη επιστημονική έκδοση «Monthly Notices» της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας της Βρετανίας έρευνα, υποδεικνύει ότι η δυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ των περιοχών που περιβάλλουν τις ενεργές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες δεν είναι σταθερή, αλλά μεταβάλλεται με την πάροδο του κοσμικού χρόνου.
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, οι οποίες εντοπίζονται στο κέντρο των περισσότερων γαλαξιών, αναπτύσσονται απορροφώντας ύλη. Καθώς η ύλη έλκεται από τη βαρύτητα, κινείται σπειροειδώς προς τα μέσα, σχηματίζοντας έναν περιστρεφόμενο δίσκο. Η διαδικασία αυτή παράγει έντονο φως, καθώς η ύλη θερμαίνεται σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες λόγω τριβής και βαρύτητας, πριν τελικά πέσει μέσα στη μαύρη τρύπα.
Ο δίσκος αυτός, γνωστός ως ακανθώδης δίσκος, είναι τόσο λαμπρός που η ακτινοβολία του, που εκπέμπεται κυρίως στην υπεριώδη ακτινοβολία, επισκιάζει ολόκληρους γαλαξίες. Η παρατήρηση αυτής της λάμψης επιτρέπει στους αστρονόμους να ανιχνεύουν τα κβάζαρ, τους φωτεινούς πυρήνες των ενεργών γαλαξιών, σε τεράστιες αποστάσεις από τη Γη. Τα κβάζαρ εκπέμπουν επίσης ισχυρή ακτινοβολία X, που προέρχεται από μια περιοχή θερμού πλάσματος κοντά στη μαύρη τρύπα, την αποκαλούμενη «κορώνα».
Για δεκαετίες, η επιστημονική κοινότητα πίστευε ότι υπάρχει μια σταθερή σχέση μεταξύ της ακτινοβολίας X και του υπεριώδους φωτός. Αυτό σήμαινε ότι η ένταση της μιας ακτινοβολίας προέβλεπε την ένταση της άλλης, υπονοώντας μια αδιάσπαστη αλληλεπίδραση μεταξύ του δίσκου και της κορώνας, ανεξάρτητα από την ηλικία του Σύμπαντος.
Η νέα μελέτη, ωστόσο, αμφισβητεί αυτή την καθολική αντίληψη. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι κατά τις πρώτες περιόδους του Σύμπαντος, περίπου στη μισή ηλικία του σήμερα, η σχέση μεταξύ της ακτινοβολίας X και της υπεριώδους ακτινοβολίας ήταν σημαντικά διαφορετική από ό,τι παρατηρείται στο κοντινό Σύμπαν.
«Η θεμελιώδης αντίληψη ότι οι ενεργές μαύρες τρύπες τρέφονται απορροφώντας ύλη παραμένει άθικτη. Αυτό που αλλάζει με την έρευνά μας, και αποτελεί ένα αναπάντεχο εύρημα που ακόμη προσπαθούμε να εξηγήσουμε, είναι ότι ο τρόπος αλληλεπίδρασης μεταξύ της περιοχής που εκπέμπει υπεριώδη ακτινοβολία και της περιοχής που εκπέμπει ακτίνες X φαίνεται να μεταβάλλεται με την πάροδο του κοσμικού χρόνου», εξηγεί στο ΑΠΕ-ΜΠΕ η Μαρία Χήρα, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών και κύρια συγγραφέας της μελέτης. «Συγκεκριμένα, η μεταβολή στην υπεριώδη ακτινοβολία επιφέρει μεγαλύτερη μεταβολή στις ακτίνες X στο σημερινό Σύμπαν, σε σύγκριση με το πρώιμο Σύμπαν».
Η μελέτη βασίστηκε σε ένα συνδυασμό νέων παρατηρήσεων ακτίνων X από το τηλεσκόπιο eROSITA/SRG και αρχειακών δεδομένων από το τηλεσκόπιο XMM-Newton του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος, σε συνδυασμό με δεδομένα από το αστρονομικό πρόγραμμα SDSS. Οι ερευνητές ανέλυσαν στοιχεία από 136.745 ενεργές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, οι οποίες απέχουν διαφορετικές αποστάσεις, αντιστοιχώντας σε διαφορετικές ηλικίες του Σύμπαντος.
Η ανάλυση του δείγματος πραγματοποιήθηκε με προηγμένα στατιστικά εργαλεία, όπως η ιεραρχική Μπεϋζιανή μεθοδολογία. «Η μεγάλη πρόκληση ήταν ότι, παρόλο που το eROSITA μας έδωσε δεδομένα από πάρα πολλές μαύρες τρύπες, η παρατήρηση ήταν για πολύ μικρό χρονικό διάστημα για κάθε αντικείμενο. Ωστόσο, η μεθοδολογία μας επέτρεψε να εξάγουμε ασφαλή στατιστικά συμπεράσματα για ολόκληρο τον πληθυσμό των μαύρων τρυπών», τονίζει η κ. Χήρα. «Αξιοποιώντας την περιορισμένη πληροφορία για κάθε αντικείμενο, καταφέραμε να εντοπίσουμε λεπτές συσχετίσεις που προηγούμενες μελέτες δεν είχαν αναδείξει».
Επόμενος στόχος των ερευνητών είναι η επέκταση της μελέτης σε ακόμη πιο απομακρυσμένες και αμυδρές μαύρες τρύπες, ώστε να επιβεβαιωθούν τα εντυπωσιακά ευρήματα.