Το Παρατηρητήριο Ακτίνων Χ Chandra της NASA έλαβε οριστικά στοιχεία ότι ένα μακρινό κβάζαρ σχηματίστηκε λιγότερο από ένα δισεκατομμύριο χρόνια αφότου το Big Bang περιέχει μια πλήρως αναπτυγμένη υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που παράγει ενέργεια με ρυθμό είκοσι τρισεκατομμυρίων ήλιων. Η ύπαρξη τόσο μεγάλων μαύρων τρυπών σε αυτήν την πρώιμη εποχή του Σύμπαντος προκαλεί θεωρίες για το σχηματισμό γαλαξιών και υπερμεγέθων μαύρων τρυπών.
Οι αστρονόμοι Daniel Schwartz και Shanil Virani του Κέντρου Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian στο Cambridge, MA παρατήρησαν το κβάζαρ, γνωστό ως SDSSp J1306, το οποίο απέχει 12,7 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Δεδομένου ότι το Σύμπαν εκτιμάται ότι είναι 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια, βλέπουμε το κβάζαρ όπως ήταν ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά το Big Bang. Διαπίστωσαν ότι η κατανομή των ακτίνων Χ με ενέργεια ή φάσμα ακτίνων Χ, δεν διακρίνεται από εκείνη των γειτονικών, παλαιότερων κβάζαρ. Ομοίως, η σχετική φωτεινότητα στα μήκη κύματος οπτικών και ακτίνων Χ του SDSSp J1306 ήταν παρόμοια με εκείνη της γειτονικής ομάδας κβάζαρ. Οι οπτικές παρατηρήσεις δείχνουν ότι η μάζα της μαύρης τρύπας είναι περίπου ένα δισεκατομμύριο ηλιακές μάζες.
Στοιχεία μιας άλλης υπερμεγέθης μαύρης τρύπας της πρώιμης εποχής δημοσιεύτηκαν προηγουμένως από μια ομάδα επιστημόνων από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια και το Ηνωμένο Βασίλειο χρησιμοποιώντας τον δορυφόρο ακτίνων Χ XMM-Newton. Παρατήρησαν το quasar SDSSp J1030 σε απόσταση 12,8 δισεκατομμυρίων ετών φωτός και βρήκαν ουσιαστικά το ίδιο αποτέλεσμα για το φάσμα των ακτίνων Χ με τους επιστήμονες Smithsonian που βρήκαν για το SDSSp J1306. Η ακριβής τοποθεσία και το φάσμα του Chandra για το SDSSp J1306 με σχεδόν τις ίδιες ιδιότητες εξαλείφει οποιαδήποτε παρατεταμένη αβεβαιότητα ότι υπάρχουν πρόωρες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες.
«Αυτά τα δύο αποτελέσματα δείχνουν ότι ο τρόπος με τον οποίο οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες παράγουν ακτίνες Χ παρέμεινε ουσιαστικά ο ίδιος από πολύ νωρίς στο Σύμπαν», δήλωσε ο Schwartz. "Αυτό σημαίνει ότι ο κεντρικός κινητήρας μαύρης τρύπας σε έναν τεράστιο γαλαξία σχηματίστηκε πολύ σύντομα μετά το Big Bang."
Υπάρχει γενική συμφωνία μεταξύ των αστρονόμων ότι η ακτινοβολία Χ από την περιοχή των υπερμεγέθων μαύρων οπών παράγεται καθώς το αέριο τραβιέται προς μια μαύρη τρύπα και θερμαίνεται σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από εκατομμύρια έως δισεκατομμύρια βαθμούς. Το μεγαλύτερο μέρος του αερίου εισαγωγής συγκεντρώνεται σε έναν ταχέως περιστρεφόμενο δίσκο, το εσωτερικό του οποίου έχει ζεστή ατμόσφαιρα ή κορώνα όπου οι θερμοκρασίες μπορούν να ανέλθουν σε δισεκατομμύρια βαθμούς.
Αν και η ακριβής γεωμετρία και οι λεπτομέρειες της παραγωγής ακτίνων Χ δεν είναι γνωστές, παρατηρήσεις πολυάριθμων κβάζαρ ή υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, έχουν δείξει ότι πολλά από αυτά έχουν πολύ παρόμοια φάσματα ακτίνων Χ, ειδικά σε υψηλές ενέργειες ακτίνων Χ. Αυτό δείχνει ότι η βασική γεωμετρία και ο μηχανισμός είναι οι ίδιοι για αυτά τα αντικείμενα.
Η αξιοσημείωτη ομοιότητα των φασμάτων ακτίνων Χ των νέων υπερμεγέθων μαύρων τρυπών με εκείνες των πολύ παλαιότερων σημαίνει ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες και οι δίσκοι τους, είχαν ήδη τεθεί σε ισχύ λιγότερο από ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά το Big Bang. Μια πιθανότητα είναι ότι εκατομμύρια από 100 μαύρες τρύπες ηλιακής μάζας σχηματίστηκαν από την κατάρρευση τεράστιων αστεριών στον νεαρό γαλαξία και στη συνέχεια δημιούργησαν μια μαύρη τρύπα μάζας ηλιακής μάζας στο κέντρο του γαλαξία μέσω συγχωνεύσεων και συγκέντρωσης αερίου.
Για να απαντήσουν στο ερώτημα πώς και πότε σχηματίστηκαν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, οι αστρονόμοι σχεδιάζουν να χρησιμοποιήσουν τις πολύ βαθιές εκθέσεις Chandra και άλλες έρευνες για να εντοπίσουν και να μελετήσουν τα κβάζαρ σε ακόμη παλαιότερες ηλικίες.
Η εφημερίδα των Schwartz και Virani σχετικά με το SDSSp J1306 δημοσιεύθηκε στο τεύχος Νοεμβρίου 2004 του The Astrophysical Journal. Το έγγραφο του Duncan Farrah και των συναδέλφων του στο SDSS J1030 δημοσιεύθηκε στο τεύχος 10 Αυγούστου 2004 του The Astrophysical Journal.
Ο Chandra παρατήρησε το J1306 με το όργανο Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS) για περίπου 33 ώρες το Νοέμβριο του 2003. Το Marshall Space Flight Center της NASA, Huntsville, Ala, διαχειρίζεται το πρόγραμμα Chandra για το Γραφείο Διαστημικής Επιστήμης της NASA στην Ουάσιγκτον. Η Northrop Grumman της Redondo Beach, Calif., Πρώην TRW, Inc., ήταν ο κύριος εργολάβος ανάπτυξης του παρατηρητηρίου. Το Αστεροφυσικό Παρατηρητήριο Smithsonian ελέγχει τη λειτουργία της επιστήμης και της πτήσης από το κέντρο ακτίνων Χ Chandra στο Cambridge, Mass.
Πρόσθετες πληροφορίες και εικόνες διατίθενται στη διεύθυνση:
http://chandra.harvard.edu και http://chandra.nasa.gov
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων Chandra
