Οι αστρονόμοι που χρησιμοποιούν το ραδιο τηλεσκόπιο του Large Science Array (VLA) του Εθνικού Επιστημονικού Ιδρύματος για να μελετήσουν το πιο μακρινό γνωστό κβάζαρ βρήκαν μια δελεαστική ένδειξη που μπορεί να απαντήσει σε μια μακρόχρονη κοσμική ερώτηση κοτόπουλου και αυγού: ποια ήταν η πρώτη, υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες ή γιγαντιαίους γαλαξίες;
Εδώ και χρόνια, οι αστρονόμοι σημείωσαν μια άμεση σχέση μεταξύ της μάζας της κεντρικής, υπερμεγέθης μαύρης τρύπας ενός γαλαξία και της συνολικής μάζας του «εξογκώματος» των αστεριών στον πυρήνα του. Όσο πιο μεγάλη είναι η μαύρη τρύπα, τόσο πιο μεγάλη είναι η διόγκωση. Οι επιστήμονες έχουν σκεφτεί εκτενώς για το αν η μαύρη τρύπα ή η αστρική διόγκωση σχηματίστηκαν πρώτα. Πρόσφατα, ορισμένες θεωρίες έχουν προτείνει ότι οι δύο μπορεί να σχηματιστούν ταυτόχρονα.
Ωστόσο, οι νέες παρατηρήσεις VLA ενός κβάζαρ και του γαλαξία-ξενιστή του που φαίνονται όπως ήταν όταν το Σύμπαν ήταν μικρότερο από ένα δισεκατομμύριο ετών δείχνουν ότι ο νεαρός γαλαξίας έχει μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, αλλά δεν έχει τεράστια διόγκωση αστεριών.
«Βρήκαμε μια μεγάλη ποσότητα αερίου σε αυτόν τον νεαρό γαλαξία, και, όταν προσθέτουμε τη μάζα αυτού του αερίου στη μάζα της μαύρης τρύπας, προσθέτουν σχεδόν τη συνολική μάζα ολόκληρου του συστήματος. Η δυναμική του γαλαξία υποδηλώνει ότι δεν έχει απομείνει μεγάλη μάζα για να καλύψει το μέγεθος της αστρικής διόγκωσης που προβλέπεται από τα τρέχοντα μοντέλα », δήλωσε ο Chris Carilli, του Εθνικού Παρατηρητηρίου Αστρονομίας Ραδιοφώνου (NRAO), στο Socorro, NM.
Οι επιστήμονες μελέτησαν ένα κβάζαρ με το όνομα J1148 + 5251, το οποίο, σε περισσότερα από 12,8 δισεκατομμύρια έτη φωτός, είναι το πιο μακρινό κβάζαρ που έχει βρεθεί ακόμη. Ανακαλύφθηκε το 2003 από το Sloan Digital Sky Survey, το J1148 + 5251 είναι ένας νεαρός γαλαξίας με έναν φωτεινό πυρήνα κβάζαρ που φαίνεται όπως ήταν όταν το Σύμπαν ήταν μόλις 870 εκατομμύρια χρόνια. Το Σύμπαν είναι τώρα 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια.
Με στόχο το VLA στο J1148 + 4241 για περίπου 60 ώρες, οι ερευνητές μπόρεσαν να προσδιορίσουν την ποσότητα μοριακού αερίου στο σύστημα. Επιπλέον, ήταν σε θέση να μετρήσουν τις κινήσεις αυτού του αερίου, και έτσι να εκτιμήσουν τη συνολική μάζα του γαλαξιακού συστήματος. Παλαιότερες μελέτες του συστήματος είχαν προκαλέσει εκτιμήσεις ότι η μαύρη τρύπα ήταν 1 έως 5 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του Ήλιου μας.
Οι νέες παρατηρήσεις VLA δείχνουν ότι υπάρχουν περίπου 10 δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες μοριακού αερίου στο σύστημα και ότι η συνολική μάζα του συστήματος είναι 40-50 δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες. Το συνδυασμένο αέριο και μαύρη τρύπα αντιστοιχούν σε 11-15 δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες από αυτό το σύνολο.
«Η αποδεκτή αναλογία δείχνει ότι μια μαύρη τρύπα αυτής της μάζας πρέπει να περιβάλλεται από ένα αστρικό κύμα αρκετών τρισεκατομμυρίων ηλιακών μαζών. Η δυναμική μας μέτρηση δείχνει ότι δεν έχει απομείνει μεγάλη μάζα, εξαιρουμένης της μαύρης τρύπας και του αερίου, για να σχηματιστεί ένα αστρικό κύμα. Αυτό παρέχει στοιχεία ότι η μαύρη τρύπα σχηματίζεται πριν από την αστρική διόγκωση », δήλωσε ο Fabian Walter, του Ινστιτούτου Ραδιοαστρονομίας Max Planck στη Χαϊδελβέργη της Γερμανίας, ο οποίος ήταν μεταδιδακτορικός συνεργάτης του Jansky στο NRAO στο Socorro όταν έγιναν οι παρατηρήσεις.
«Ένα παράδειγμα σίγουρα δεν κάνει την υπόθεση, αλλά σε αυτό το αντικείμενο έχουμε προφανώς ένα παράδειγμα μιας μαύρης τρύπας χωρίς μεγάλο αστρικό κύμα. Τώρα πρέπει να κάνουμε λεπτομερείς μελέτες για περισσότερα τέτοια αντικείμενα στο μακρινό, πρώιμο Σύμπαν », είπε ο Carilli. «Με την εξαιρετικά βελτιωμένη ευαισθησία του Expanded VLA και του Atacama Large Millimeter Array (ALMA), τα οποία θα τεθούν σε λειτουργία σε λίγα χρόνια, θα έχουμε τα εργαλεία που χρειαζόμαστε για την οριστική επίλυση αυτής της ερώτησης», πρόσθεσε ο Carilli.
«Μελέτες σαν αυτές είναι το κλειδί για την κατανόηση του πώς σχηματίστηκαν οι γαλαξίες», δήλωσε ο Walter.
Ο Walter και ο Carilli συνεργάστηκαν με τους Frank Bertoldi και Karl Menten του Max Planck Institute στη Βόννη. Pierre Cox του Ινστιτούτου Διαστημικής Αστροφυσικής του Πανεπιστημίου Παρισιού-Νότου. Φρεντ Κ.Υ. Lo του NRAO στο Charlottesville, VA; Xiahui Fan του Παρατηρητηρίου Steward του Πανεπιστημίου της Αριζόνα. και Michael Strauss από το Πανεπιστήμιο του Πρίνστον, σχετικά με το έργο. Τα ερευνητικά τους αποτελέσματα δημοσιεύονται στο Astrophysical Journal Letters.
Το Εθνικό Παρατηρητήριο Ραδιοαστρονομίας είναι μια εγκατάσταση του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών, το οποίο λειτουργεί βάσει συμφωνίας συνεργασίας από την Associated Universities, Inc.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων NRAO
