Νέα στοιχεία από το Παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra της NASA προκαλούν ιδέες σχετικά με το πώς αναπτύσσονται οι μαύρες τρύπες στα κέντρα των γαλαξιών. Οι αστρονόμοι πίστευαν από καιρό ότι μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα και η διόγκωση των αστεριών στο κέντρο του γαλαξία-ξενιστή της αναπτύσσονται με τον ίδιο ρυθμό - όσο μεγαλύτερη είναι η διόγκωση, τόσο μεγαλύτερη η μαύρη τρύπα. Ωστόσο, μια νέα μελέτη δεδομένων Chandra αποκάλυψε δύο κοντινούς γαλαξίες με υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που αναπτύσσονται γρηγορότερα από τους ίδιους τους γαλαξίες.
Η μάζα μιας γιγαντιαίας μαύρης τρύπας στο κέντρο ενός γαλαξία είναι συνήθως ένα μικροσκοπικό κλάσμα - περίπου 0,2 τοις εκατό - της μάζας που περιέχεται στην διόγκωση, ή στην περιοχή των πυκνών συσκευασμένων αστεριών, που το περιβάλλουν. Οι στόχοι της τελευταίας μελέτης Chandra, οι γαλαξίες NGC 4342 και NGC 4291, έχουν μαύρες τρύπες 10 φορές έως 35 φορές πιο μαζικές από ό, τι πρέπει να συγκριθούν με τις προεξοχές τους. Οι νέες παρατηρήσεις με τον Chandra δείχνουν τα φωτοστέφανα ή τους μαζικούς φακέλους της σκοτεινής ύλης στην οποία βρίσκονται αυτοί οι γαλαξίες, είναι επίσης υπέρβαροι.
Αυτή η μελέτη δείχνει ότι οι δύο υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες και η εξέλιξή τους συνδέονται με τα φωτοστέφανα της σκοτεινής ύλης και δεν αναπτύχθηκαν παράλληλα με τις γαλαξιακές προεξοχές. Σε αυτήν την άποψη, οι μαύρες τρύπες και τα φωτοστέφανα της σκοτεινής ύλης δεν είναι υπέρβαρα, αλλά η συνολική μάζα στους γαλαξίες είναι πολύ χαμηλή.
«Αυτό μας δίνει περισσότερες αποδείξεις για τη σχέση μεταξύ δύο από τα πιο μυστηριώδη και πιο σκοτεινά φαινόμενα στην αστροφυσική - μαύρες τρύπες και σκοτεινή ύλη - σε αυτούς τους γαλαξίες», δήλωσε ο Άκος Μπογκντάν του Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) στο Cambridge, Mass ., ο οποίος ηγήθηκε της νέας μελέτης.
Τα NGC 4342 και NGC 4291 βρίσκονται κοντά στη Γη με κοσμικούς όρους, σε αποστάσεις 75 εκατομμυρίων και 85 εκατομμυρίων ετών φωτός. Οι αστρονόμοι γνώριζαν από προηγούμενες παρατηρήσεις ότι αυτοί οι γαλαξίες φιλοξενούν μαύρες τρύπες με σχετικά μεγάλες μάζες, αλλά δεν είναι σίγουροι τι είναι υπεύθυνο για την ανισότητα. Με βάση τις νέες παρατηρήσεις του Chandra, ωστόσο, μπορούν να αποκλείσουν ένα φαινόμενο γνωστό ως παλιρροιακή απογύμνωση.
Η παλιρροιακή απογύμνωση συμβαίνει όταν μερικά από τα αστέρια ενός γαλαξία αφαιρούνται από τη βαρύτητα κατά τη διάρκεια μιας στενής συνάντησης με έναν άλλο γαλαξία. Εάν είχε πραγματοποιηθεί τέτοια παλιρροιακή απογύμνωση, τα φωτοστέφανα θα έλειπαν ως επί το πλείστον. Επειδή η σκοτεινή ύλη εκτείνεται μακρύτερα από τους γαλαξίες, είναι πιο χαλαρά δεμένη με αυτά από τα αστέρια και είναι πιθανότερο να απομακρυνθεί.
Για να αποκλείσουν την παλιρροιακή απογύμνωση, οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν το Chandra για να αναζητήσουν ενδείξεις καυτού αερίου που εκπέμπει ακτίνες Χ γύρω από τους δύο γαλαξίες. Επειδή η πίεση του θερμού αερίου - εκτιμάται από εικόνες ακτίνων Χ - εξισορροπεί τη βαρυτική έλξη όλης της ύλης στον γαλαξία, τα νέα δεδομένα Chandra μπορούν να παρέχουν πληροφορίες σχετικά με τα φωτοστέφανα της σκοτεινής ύλης. Το θερμό αέριο βρέθηκε να διανέμεται ευρέως γύρω από τα NGC 4342 και NGC 4291, υποδηλώνοντας ότι κάθε γαλαξίας έχει ασυνήθιστα μαζική φωτοστέφανη σκοτεινής ύλης και ότι η παλιρροιακή απογύμνωση είναι απίθανη.
«Αυτή είναι η σαφέστερη απόδειξη που έχουμε, στο κοντινό σύμπαν, για τις μαύρες τρύπες που μεγαλώνουν γρηγορότερα από τον γαλαξία που τους φιλοξενεί», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Bill Forman, επίσης του CfA. «Δεν είναι ότι οι γαλαξίες έχουν διακυβευτεί από στενές συναντήσεις, αλλά αντ 'αυτού είχαν κάποιο είδος συλλήψεως ανάπτυξης».
Πώς μπορεί η μάζα μιας μαύρης τρύπας να αυξηθεί γρηγορότερα από την αστρική μάζα του γαλαξία-ξενιστή της; Οι συγγραφείς της μελέτης προτείνουν ότι μια μεγάλη συγκέντρωση αερίου που περιστρέφεται αργά στο γαλαξιακό κέντρο είναι αυτή που καταναλώνει η μαύρη τρύπα πολύ νωρίς στην ιστορία της. Αναπτύσσεται γρήγορα, και καθώς μεγαλώνει, η ποσότητα αερίου που μπορεί να συσσωρεύσει, ή να καταπιεί, αυξάνεται μαζί με την ενεργειακή απόδοση από την αύξηση. Αφού η μαύρη τρύπα φτάσει σε μια κρίσιμη μάζα, οι εκρήξεις που τροφοδοτούνται από τη συνεχιζόμενη κατανάλωση αερίου αποτρέπουν την ψύξη και περιορίζουν την παραγωγή νέων αστεριών.
«Είναι πιθανό ότι η υπερμεγέθη μαύρη τρύπα έφτασε σε ένα τεράστιο μέγεθος πριν υπήρχαν πολλά αστέρια στον γαλαξία», δήλωσε ο Μπογκντάν. «Αυτή είναι μια σημαντική αλλαγή στον τρόπο σκέψης μας για το πώς εξελίσσονται οι γαλαξίες και οι μαύρες τρύπες».
Τα αποτελέσματα παρουσιάστηκαν στις 11 Ιουνίου στην 220η συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στο Άνκορατζ της Αλάσκας. Η μελέτη έγινε επίσης αποδεκτή για δημοσίευση στο The Astrophysical Journal.
