Υπάρχει μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο σχεδόν κάθε γαλαξία στο Σύμπαν. Πώς έφτασαν εκεί; Ποια είναι η σχέση μεταξύ αυτών των τεράτων μαύρων τρυπών και των γαλαξιών που τους περιβάλλουν;
Κάθε φορά που οι αστρονόμοι κοιτάζουν πιο μακριά στο Σύμπαν, ανακαλύπτουν νέα μυστήρια. Αυτά τα μυστήρια απαιτούν την κατανόηση όλων των νέων εργαλείων και τεχνικών. Αυτά τα μυστήρια οδηγούν σε περισσότερα μυστήρια. Αυτό που λέω είναι ότι είναι χελώνες μυστηρίου μέχρι κάτω.
Ένα από τα πιο συναρπαστικά είναι η ανακάλυψη των κβάζαρ, η κατανόηση του τι είναι και η αποκάλυψη ενός ακόμη βαθύτερου μυστηρίου, από πού προέρχονται;
Όπως πάντα, προχωράω από τον εαυτό μου, οπότε πρώτα, ας πάμε πίσω και μιλάμε για την ανακάλυψη των κβάζαρ.
Τη δεκαετία του 1950, οι αστρονόμοι σάρωσαν τους ουρανούς χρησιμοποιώντας ραδιοτηλεσκόπια και βρήκαν μια κατηγορία περίεργων αντικειμένων στο μακρινό Σύμπαν. Ήταν πολύ φωτεινά και απίστευτα μακριά. εκατοντάδες εκατομμύρια ή ακόμη και δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Τα πρώτα ανακαλύφθηκαν στο ραδιοφάσμα, αλλά με την πάροδο του χρόνου, οι αστρονόμοι βρήκαν ακόμη πιο φλεγόμενα στο ορατό φάσμα.
Ο αστρονόμος Χονγκ-Γι Τσιου επινόησε τον όρο «κβάζαρ», ο οποίος αντιπροσωπεύει οιονεί αστρικό αντικείμενο. Ήταν σαν αστέρια, που λάμπουν από μια πηγή ενός σημείου, αλλά σαφώς δεν ήταν αστέρια, φλεγόμενα με περισσότερη ακτινοβολία από έναν ολόκληρο γαλαξία.
Κατά τη διάρκεια των δεκαετιών, οι αστρονόμοι μπερδεύτηκαν τη φύση των κβάζαρ, μαθαίνοντας ότι ήταν στην πραγματικότητα μαύρες τρύπες, ενεργά τροφοδοτώντας και εκτοξεύοντας ακτινοβολία, ορατά δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά.
Αλλά δεν ήταν οι αστρικές μαζικές τρύπες, οι οποίες ήταν γνωστό ότι ήταν από το θάνατο των γιγαντιαίων αστεριών. Αυτές ήταν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, με εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου.
Από τη δεκαετία του 1970, οι αστρονόμοι εξέτασαν την πιθανότητα να υπάρχουν αυτές οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στην καρδιά πολλών άλλων γαλαξιών, ακόμη και του Γαλαξία μας.
Το 1974, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν μια πηγή ραδιοφώνου στο κέντρο του Γαλαξία που εκπέμπει ακτινοβολία. Ο τίτλος του Τοξότη Α *, με αστερίσκο που σημαίνει «συναρπαστικό», επίσης, στην προοπτική «ενθουσιασμένα άτομα».
Αυτό θα ταιριάζει με τις εκπομπές μιας υπερμεγέθης μαύρης τρύπας που δεν τρέφονταν ενεργά με υλικό. Ο δικός μας γαλαξίας θα μπορούσε να ήταν κβάζαρ στο παρελθόν ή στο μέλλον, αλλά τώρα, η μαύρη τρύπα ήταν ως επί το πλείστον σιωπηλή, εκτός από αυτήν την λεπτή ακτινοβολία.
Οι αστρονόμοι έπρεπε να είναι σίγουροι, οπότε πραγματοποίησαν μια λεπτομερή έρευνα για το κέντρο του Γαλαξία στο υπέρυθρο φάσμα, το οποίο τους επέτρεψε να δουν μέσα από το αέριο και τη σκόνη που κρύβει τον πυρήνα σε ορατό φως.
Ανακάλυψαν μια ομάδα αστεριών σε τροχιά γύρω από τον αστέρι του Τοξότη, όπως κομήτες σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο. Μόνο μια μαύρη τρύπα με εκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου θα μπορούσε να προσφέρει το είδος της βαρυτικής άγκυρας για να κτυπήσει αυτά τα αστέρια γύρω σε τόσο περίεργες τροχιές.
Περαιτέρω έρευνες βρήκαν μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στην καρδιά του Γαλαξία Andromeda, στην πραγματικότητα, φαίνεται σαν αυτά τα τέρατα να βρίσκονται στο κέντρο σχεδόν κάθε γαλαξία του Σύμπαντος.
Αλλά πώς σχηματίστηκαν; Από πού προέρχονται; Ο γαλαξίας σχηματίστηκε πρώτος και προκάλεσε τη μαύρη τρύπα στη μέση ή σχηματίστηκε η μαύρη τρύπα και χτίστηκε ένας γαλαξίας γύρω τους;
Μέχρι πρόσφατα, αυτό ήταν ακόμα ένα από τα μεγάλα άλυτα μυστήρια στην αστρονομία. Τούτου λεχθέντος, οι αστρονόμοι έχουν κάνει πολλή έρευνα, χρησιμοποιώντας όλο και πιο ευαίσθητα παρατηρητήρια, επεξεργάστηκαν τις θεωρίες τους και τώρα συλλέγουν στοιχεία για να βοηθήσουν να φτάσουν στο κάτω μέρος αυτού του μυστηρίου.
Οι αστρονόμοι έχουν αναπτύξει δύο μοντέλα για το πώς συγκεντρώθηκε η δομή μεγάλης κλίμακας του Σύμπαντος: από πάνω προς τα κάτω και από κάτω προς τα πάνω.
Στο μοντέλο από πάνω προς τα κάτω, ένας ολόκληρος γαλαξιακός υπερσυμπιεστής σχηματίστηκε ταυτόχρονα από ένα τεράστιο νέφος αρχέγονου υδρογόνου που έμεινε από το Big Bang. Τα αστέρια ενός supercluster.
Καθώς το σύννεφο ενώθηκε, περιστράφηκε, κλωτσώντας μικρότερες σπείρες και νάνους γαλαξίες. Αυτά θα μπορούσαν να συνδυαστούν αργότερα για να σχηματίσουν την πιο περίπλοκη δομή που βλέπουμε σήμερα. Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες θα είχαν σχηματιστεί ως οι πυκνοί πυρήνες αυτών των γαλαξιών καθώς ενώνονταν.
Αν θέλετε να ολοκληρώσετε το μυαλό σας γύρω από αυτό, σκεφτείτε το αστρικό φυτώριο που δημιούργησε τον Ήλιο μας και ένα σωρό άλλα αστέρια. Φανταστείτε ένα μόνο σύννεφο αερίου και σκόνης που σχηματίζει πολλαπλά συστήματα αστεριών μέσα σε αυτό. Με την πάροδο του χρόνου, τα αστέρια ωρίμασαν και απομακρύνθηκαν το ένα από το άλλο.
Αυτό είναι από πάνω προς τα κάτω. Ένα μεγάλο γεγονός που οδηγεί στη δομή που βλέπουμε σήμερα.
Στο μοντέλο από κάτω προς τα πάνω, οι τσέπες αερίου και σκόνης συγκεντρώθηκαν σε μεγαλύτερες και μεγαλύτερες μάζες, σχηματίζοντας τελικά νάνους γαλαξίες, ακόμη και τα σμήνη και τα υπερσυστήματα που βλέπουμε σήμερα. Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στην καρδιά των γαλαξιών αναπτύχθηκαν από συγκρούσεις και συγχωνεύσεις μεταξύ μαύρων οπών πάνω από αιώνες.
Στην πραγματικότητα, αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι σχηματίστηκαν οι πλανήτες στο Ηλιακό Σύστημα. Με κομμάτια σκόνης που προσελκύουν το ένα το άλλο σε μεγαλύτερους και μεγαλύτερους κόκκους έως ότου τα αντικείμενα σε μέγεθος πλανήτη σχηματίστηκαν για εκατομμύρια χρόνια.
Κάτω, μικρά μέρη που ενώνονται.
Λίγο μετά το Big Bang, ολόκληρο το Σύμπαν ήταν απίστευτα πυκνό. Αλλά δεν ήταν η ίδια πυκνότητα παντού. Μικρές κβαντικές διακυμάνσεις στην πυκνότητα στην αρχή εξελίχθηκαν σε δισεκατομμύρια χρόνια επέκτασης στους γαλαξιακούς υπερκαυστήρες που βλέπουμε σήμερα.
Θέλω να σταματήσω και να αφήσω αυτό να βυθιστεί στον εγκέφαλό σου για ένα δευτερόλεπτο. Υπήρχαν μικροσκοπικές διακυμάνσεις στην πυκνότητα στα πρώτα σύμπαντα. Και αυτές οι παραλλαγές έγιναν οι δομές εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών φωτός που βλέπουμε σήμερα.
Φανταστείτε τις δύο δυνάμεις που παίζουν καθώς συνέβη η επέκταση του Σύμπαντος. Από τη μία πλευρά, έχετε την αμοιβαία βαρύτητα των σωματιδίων που τραβούν το ένα το άλλο. Και από την άλλη πλευρά, έχετε την επέκταση του Σύμπαντος που χωρίζει τα σωματίδια το ένα από το άλλο. Το μέγεθος των γαλαξιών, των συστάδων και των υπερκαταστημάτων αποφασίστηκε από το σημείο ισορροπίας αυτών των αντιτιθέμενων δυνάμεων.
Εάν τα μικρά κομμάτια ενώθηκαν, τότε θα έχετε αυτόν τον σχηματισμό από κάτω προς τα πάνω. Εάν συγκεντρώθηκαν μεγάλα κομμάτια, θα έχετε αυτόν τον σχηματισμό από πάνω προς τα κάτω.
Όταν οι αστρονόμοι κοιτάζουν έξω το Σύμπαν στις μεγαλύτερες κλίμακες, παρατηρούν συστάδες και υπερκατασκευές όσο μπορούν να δουν - κάτι που υποστηρίζει το μοντέλο από πάνω προς τα κάτω.
Από την άλλη πλευρά, οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι τα πρώτα αστέρια σχηματίστηκαν μόλις μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang, το οποίο υποστηρίζει από κάτω προς τα πάνω.
Άρα η απάντηση είναι και τα δύο;
Όχι, οι πιο σύγχρονες παρατηρήσεις δίνουν το πλεονέκτημα στις διαδικασίες από κάτω προς τα πάνω.
Το κλειδί είναι ότι η βαρύτητα κινείται με την ταχύτητα του φωτός, πράγμα που σημαίνει ότι οι βαρυτικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ σωματιδίων που εξαπλώνονται το ένα από το άλλο χρειάζονται για να καλύψουν την ταχύτητα του φωτός.
Με άλλα λόγια, δεν θα έπαιρνες μαζί ένα υλικό αξίας ενός υπερσυμπιεστή, μόνο ένα υλικό αξίας ενός αστεριού. Αλλά αυτά τα πρώτα αστέρια ήταν φτιαγμένα από καθαρό υδρογόνο και ήλιο, και θα μπορούσαν να αναπτυχθούν πολύ πιο ογκώδη από τα αστέρια που έχουμε σήμερα. Θα ζούσαν γρήγορα και θα πέθαιναν σε εκρήξεις σουπερνόβα, δημιουργώντας πολύ πιο μαζικές μαύρες τρύπες από ό, τι έχουμε σήμερα.
Οι πρώτες πρωτογαλαξίες συγκεντρώθηκαν, συγκεντρώνοντας αυτές τις πρώτες μαύρες τρύπες τεράτων και τα τεράστια αστέρια που τους περιβάλλουν. Και μετά, πάνω από εκατομμύρια και δισεκατομμύρια χρόνια, αυτές οι μαύρες τρύπες συγχωνεύθηκαν ξανά και ξανά, συγκεντρώνοντας εκατομμύρια και ακόμη και δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου. Έτσι είχαμε τους σύγχρονους γαλαξίες που βλέπουμε σήμερα.
Υπήρξε μια πρόσφατη παρατήρηση που υποστηρίζει αυτό το συμπέρασμα. Νωρίτερα φέτος, οι αστρονόμοι ανακοίνωσαν την ανακάλυψη υπερμεγέθων μαύρων τρυπών στο κέντρο σχετικά μικροσκοπικών γαλαξιών. Στον δικό μας Γαλαξία, η υπερμεγέθη μαύρη τρύπα είναι 4,1 εκατομμύρια φορές η μάζα του Ήλιου, αλλά αντιπροσωπεύει μόνο το 0,01% της συνολικής μάζας του γαλαξία.
Αλλά οι αστρονόμοι από το Πανεπιστήμιο της Γιούτα βρήκαν δύο εξαιρετικά συμπαγείς γαλαξίες με μαύρες τρύπες 4,4 εκατομμύρια και 5,8 εκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου αντίστοιχα. Και όμως, οι μαύρες τρύπες αντιπροσωπεύουν το 13 και το 18% της μάζας των γαλαξιών τους.
Η σκέψη είναι ότι αυτοί οι γαλαξίες ήταν κάποτε φυσιολογικοί, αλλά συγκρούστηκαν με άλλους γαλαξίες νωρίτερα στην ιστορία του Σύμπαντος, απογυμνώθηκαν από τα αστέρια τους και στη συνέχεια φτύσθηκαν για να περιπλανηθούν στον Κόσμο.
Είναι τα θύματα εκείνων των πρώτων γεγονότων συγχώνευσης, στοιχεία για τη σφαγή που συνέβη στο πρώιμο Σύμπαν όταν συνέβαιναν οι συγχωνεύσεις.
Μιλάμε πάντα για τα άλυτα μυστήρια στο Σύμπαν, αλλά αυτό είναι που οι αστρονόμοι αρχίζουν να ξεγελούν.
Φαίνεται πολύ πιθανό ότι η δομή του Σύμπαντος που βλέπουμε σήμερα σχηματίζεται από κάτω προς τα πάνω. Τα πρώτα αστέρια συγκεντρώθηκαν σε πρωτογαλαξίες, πέθαναν ως σουπερνόβα για να σχηματίσουν τις πρώτες μαύρες τρύπες. Η δομή του Σύμπαντος που βλέπουμε σήμερα είναι το τελικό αποτέλεσμα σχηματισμού και καταστροφής δισεκατομμυρίων ετών. Με τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες να ενώνονται με την πάροδο του χρόνου.
Μόλις τα τηλεσκόπια όπως ο James Webb αρχίσουν να δουλεύουν, θα πρέπει να μπορούμε να δούμε αυτά τα κομμάτια να ενώνονται, στην άκρη του παρατηρήσιμου Σύμπαντος.
Podcast (ήχος): Λήψη (Διάρκεια: 11:06 - 3,8MB)
Εγγραφείτε: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (βίντεο): Λήψη (Διάρκεια: 11:06 - 143.0MB)
Εγγραφείτε: Apple Podcasts | Android | RSS
