Το τηλεσκόπιο James Webb ανακάλυψε μια μαύρη τρύπα που σπάει τους κανόνες της αστροφυσικής

Μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα με μάζα 50 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από του Ήλιου εντόπισαν αστροφυσικοί με τη βοήθεια του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb, μια ανακάλυψη που αμφισβητεί τις καθιερωμένες ιδέες για το πώς σχηματίζονται και μεγαλώνουν οι μαύρες τρύπες στο πρώιμο σύμπαν.

Η μαύρη τρύπα βρίσκεται στο αντικείμενο Abell2744-QSO1, μια αποκαλούμενη «μικρή κόκκινη κουκκίδα» (Little Red Dot), όπως αποκαλούνται ορισμένες πολύ συμπαγείς και ερυθρές πηγές φωτός που εντοπίζονται σε μεγάλες κοσμικές αποστάσεις, αναφέρει το Science Alert. Το αντικείμενο αυτό υπήρχε μόλις 700 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και, παρά το μικρό του μέγεθος – έχει διάμετρο περίπου 1.300 έτη φωτός –, κατέστη δυνατό να παρατηρηθεί λεπτομερώς επειδή μεγεθύνεται από το σμήνος γαλαξιών Abell 2744, γνωστό και ως Σμήνος της Πανδώρας, μέσω του φαινομένου του βαρυτικού φακού.

Η ανακάλυψη παρουσιάζεται σε δύο νέες επιστημονικές μελέτες από το Ινστιτούτο Κοσμολογίας του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτς, στα περιοδικά Nature και Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Πώς αλλάζει τα δεδομένα

Μέχρι σήμερα, το βασικό σενάριο προέβλεπε ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες δημιουργούνται σταδιακά: μια μαύρη τρύπα αστρικής μάζας σχηματίζεται από την κατάρρευση ενός μεγάλου άστρου, στη συνέχεια μεγαλώνει απορροφώντας υλικό και συγχωνευόμενη με άλλες μαύρες τρύπες, ενώ οι συγχωνεύσεις γαλαξιών οδηγούν τελικά στη δημιουργία ακόμη μεγαλύτερων μαύρων τρυπών, με μάζες δισεκατομμυρίων ηλιακών μαζών. Το νέο εύρημα, όμως, δείχνει ότι τουλάχιστον σε ορισμένες περιπτώσεις οι μαύρες τρύπες μπορεί να μεγάλωσαν πολύ ταχύτερα και πιο ανορθόδοξα απ’ όσο υπολογιζόταν.

Προηγούμενες παρατηρήσεις είχαν δείξει ότι το QSO1 ίσως δεν ήταν παρά ένα νέφος αερίου που φιλοξενούσε μια μαύρη τρύπα περίπου 40 εκατομμυρίων ηλιακών μαζών. Ωστόσο, οι μετρήσεις αυτές ήταν έμμεσες και βασίζονταν σε παραδοχές από το κοντινό σύμπαν, οι οποίες δεν ήταν βέβαιο ότι ισχύουν και για το μακρινό, πρώιμο σύμπαν.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το όργανο NIRSpec του James Webb για να μετρήσουν άμεσα τη βαρυτική επίδραση της μαύρης τρύπας στο γύρω αέριο και να χαρτογραφήσουν τα στοιχεία που υπάρχουν στην περιοχή. Έτσι υπολόγισαν ότι η μαύρη τρύπα έχει μάζα 50 εκατομμύρια ηλιακές μάζες, δηλαδή 10 εκατομμύρια περισσότερες από την αρχική εκτίμηση.

Ακόμη πιο εντυπωσιακό είναι ότι η μαύρη τρύπα αντιστοιχεί σε πολύ μεγάλο ποσοστό της μάζας του γαλαξία της, κάτι που δεν παρατηρείται στους γαλαξίες του κοντινού σύμπαντος. Σύμφωνα με τους ερευνητές, το σύστημα είναι χημικά ελάχιστα εξελιγμένο, αλλά ήδη φιλοξενεί μια εξαιρετικά μεγάλη μαύρη τρύπα, γεγονός δύσκολο να εξηγηθεί με τα περισσότερα σημερινά μοντέλα.

Το εύρημα υποχρεώνει τους επιστήμονες να επανεξετάσουν τα κλασικά σενάρια σχηματισμού και ανάπτυξης των μαύρων τρυπών. Παρότι η νέα μέτρηση δεν αλλάζει ριζικά την εικόνα που είχε ήδη δώσει το James Webb για την ύπαρξη πολύ μαζικών μαύρων τρυπών στο πρώιμο σύμπαν, προσφέρει ισχυρή ένδειξη ότι η ανάπτυξή τους δεν ακολούθησε πάντα την αργή, ιεραρχική πορεία που θεωρούνταν πιθανότερη.