Μαύρη τρύπα «καταπίνει» ύλη 40 φορές ταχύτερα από το θεωρητικό της όριο
Μια αστρονομική παρατήρηση αποκαλύπτει στοιχεία για τον σχηματισμό των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών.
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες βρίσκονται στο κέντρο των περισσοτέρων γαλαξιών, αλλά ακόμα δεν ξέρουμε πολλά για την προέλευσή τους και ειδικά για το πώς αυξάνονται σε μέγεθος τόσο γρήγορα. Η ανακάλυψη μιας «μικρής» υπερμεγέθους μαύρης τρύπας, μόνο 7,2 εκατομμύρια φορές της μάζας του Ήλιου, περίπου 1,5 δισεκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang, επιτρέπει την κατανόηση των μηχανισμών αύξησης των μαύρων τρυπών στο πρώιμο διάστημα.
Ορατοί και αόρατοι γαλαξίες
Αυτή η μαύρη τρύπα, με τον κωδικό LID-568, ανακαλύφθηκε από μια ομάδα αστρονόμων υπό την καθοδήγηση της Hyewon Suh από το International Gemini Observatory/NSF NOIRLab. Ο πληθυσμός γαλαξιών, στον οποίο ανήκει και αυτός που βρέθηκε η LID-568, είναι ιδιαίτερα φωτεινός στην περιοχή των ακτινών Χ αλλά αόρατος στο ορατό και στην εγγύς-υπέρυθρη ακτινοβολία. «Εξαιτίας της χαμηλής ορατής και εγγύς-υπέρυθρης ακτινοβολίας της μαύρης τρύπας, η ανίχνευση της LID-568 θα ήταν αδύνατη χωρίς το James Webb Space Telescope», λέει ο Δρ Emanuele Farina, αστρονόμος στο International Gemini Observatory και NSF’s NOIRLab.
Η χρήση του James Webb Space Telescope NIRSpec επέτρεψε στην ομάδα της Suh να παρατηρήσει τόσο τη μαύρη τρύπα όσο και τη γύρω περιοχή, κάτι που οδήγησε στην ανακάλυψη ισχυρών εκροών αερίου γύρω από το κέντρο της μαύρης τρύπας. Η ταχύτητα και το μέγεθος των εκροών οδήγησαν τους ερευνητές στο συμπέρασμα ότι ένα σημαντικό μέρος της αύξησης της LID-568 μπορεί να οφείλεται σε ένα μόνο επεισόδιο γρήγορης συσσώρευσης.
Η μαύρη τρύπα που καταπίνει μάζα 40 φορές ταχύτερα
Σύμφωνα με τα δεδομένα, η Suh και η ομάδα της βρήκαν ότι η LID-568 «τρέφεται» με ρυθμό 40 φορές μεγαλύτερο από αυτό που ονομάζεται όριο Έντινγκτον. Το όριο αυτό σχετίζεται με τη μέγιστη φωτεινότητα που μπορεί να εμφανίσει μια μαύρη τρύπα και το πόσο γρήγορα μπορεί να απορροφήσει ύλη, έτσι ώστε η προς τα έσω βαρύτητα και η προς τα έξω πίεση που δημιουργείται από τη συμπίεση της μάζας να παραμένουν σε ισορροπία.
Η ευαισθησία του James Webb Space Telescope στην εγγύς-υπέρυθρη ακτινοβολία επέτρεψε την καλύτερη παρατήρηση εκπομπών αερίων που σχετίζονται με την κατανάλωση μάζας από τη μαύρη τρύπα. Όταν υπολογίστηκε η φωτεινότητα της LID-568 και βρέθηκε τόσο υψηλότερη από το θεωρητικό όριο, η ομάδα ήξερε ότι είχε κάτι αξιόλογο στα χέρια της. «Αυτή η ακραία περίπτωση δείχνει ότι αυτός ο μηχανισμός απορρόφησης μάζας είναι ο λόγος για τον οποίο βλέπουμε μεγάλες μαύρες τρύπες στην αρχή του διαστήματος», λένε οι ερευνητές. Τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι κάποιες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες προέκυψαν από μικρότερες που λειτουργούν σαν πυρήνες, που οι μέχρι τώρα θεωρίες λένε ότι προέκυπταν από τον θάνατο των πρώτων αστέρων ή την κατάρρευση νεφών αερίων.
Μαύρες τρύπες σούπερ-Έντινγκτον
«Η ανακάλυψη αυτών των μαύρων τρυπών που λέγονται σούπερ-Έντινγκτον δείχνει ότι η αύξηση της μάζας της μαύρης τρύπας μπορεί να γίνει μονομιάς ανεξάρτητα από το αν η προέλευση της μαύρης τρύπας είναι από βαρείς ή ελαφρείς πυρήνες» λέει η Suh. Παράλληλα, επιβεβαιώνει ότι μια μαύρη τρύπα μπορεί να υπερβεί το όριο Έντινγκτον και δίνει μια πρώτης τάξεως ευκαιρία στους αστρονόμους να μελετήσουν πώς γίνεται. Είναι πολύ πιθανόν οι ισχυρές εκροές που παρατηρήθηκαν στη LID-568 να λειτουργούν ως βαλβίδα εκτόνωσης της ενέργειας που παράγεται κατά την ακραία κατανάλωση μάζας ώστε το σύστημα να παραμένει σταθερό.
Τα αποτελέσματα της μελέτης δημοσιεύονται στο Nature Astronomy.
