Μια μικροσκοπική φωτεινή κουκίδα κόκκινου χρώματος, εντοπίστηκε στην αρχή του Σύμπαντος από το James Webb Space Telescope. Αυτή η μικρή κόκκινη κουκίδα (LRD) θα μπορούσε να είναι η πρώτη άμεση απόδειξη για μια πορεία σχηματισμούς μιας υπερμεγέθης αρχέγονης μαύρης τρύπας, στην χαραυγή του Σύμπαντος.
Σε μια εκπληκτική νέα μελέτη, μια διεθνής ομάδα με επικεφαλής τον αστροφυσικό Ignas Juodžbalis του Πανεπιστημίου του Cambridge, μέτρησε απευθείας τη μάζα μιας από τις μυστηριώδεις «Μικρές Κόκκινες Κουκκίδες» (LRD) που εντοπίστηκαν από το James Webb, στην Εποχή του Επανιονισμού, μόλις 600 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Τα αποτελέσματα δείχνουν πως αυτή η μυστηριώδης λάμψη, με το όνομα QSO1, είναι στην πραγματικότητα μια μαύρη τρύπα με μάζα ίση με 50 εκατομμύρια Ήλιους. Αν η μελέτη επικυρωθεί από την επιστημονική κοινότητα, τότε θα είναι η απόδειξη αρχέγονων μαύρων τρυπών, που δημιουργήθηκαν τις πρώτες στιγμές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
«Ανεξάρτητα από το συγκεκριμένο μοντέλο, η υψηλή μάζα σε μια τόσο μακρινή κοσμική εποχή, η εξαιρετικά υψηλή αναλογία μαύρης τρύπας προς αστρική μάζα, μαζί με το σχεδόν παρθένο περιβάλλον, δείχνουν ότι το QSO1 είναι ένας τεράστιος σπόρος μαύρης τρύπας που παγιδεύτηκε στις πρώτες φάσεις συσσώρευσης», γράφουν οι ερευνητές σε μια προδημοσίευση στο arXiv πριν από την αξιολόγηση από ομότιμους.
Το James Webb είναι το ισχυρότερο τηλεσκόπιο της ανθρωπότητας και από τη στιγμή που εκτοξεύτηκε, περιμέναμε τρομερές παρατηρήσεις από την εποχή που το Σύμπαν μας ήταν κάτω του 1 δισεκατομμυρίου ετών, δηλαδή σε πολύ νεαρή ηλικία. Το James Webb ήδη έχει ανακαλύψει πολλά πράγματα που δεν ξέραμε καν πως δεν τα γνωρίζαμε.
Τα LDR είναι ακριβώς αυτό το πράγμα. Όπως υποδηλώνει και το όνομα LDR (Large Red Dots), είναι μικρές κόκκινες κουκίδες, με ακραία μετατόπιση στο ερυθρό, από την εποχή του Επανιονισμού, τη διαδικασία δισεκατομμυρίων ετών κατά την οποία το φως από τα πρώτα αστέρια και γαλαξίες καθάρισε την αδιαφανή ομίχλη από υδρογόνο, που γέμιζε το πρώιμο Σύμπαν. Αυτό επέτρεψε στο φως να κυκλοφορεί ελεύθερα και το Σύμπαν φωτίστηκε!
Επειδή αυτή η περίοδος του Σύμπαντος βρίσκεται τόσο μακριά από εμάς στον χωροχρόνο και είναι τόσο ομιχλώδης, είναι δύσκολο να δούμε πέρα από τα όριά της. Οι επιστήμονες έχουν μερικές αρκετά καλές εξηγήσεις για το πώς τα πρώτα αστέρια, οι γαλαξίες και οι μαύρες τρύπες σχηματίστηκαν από το αρχέγονο σκοτάδι, αλλά η εύρεση της παρατηρησιακής απόδειξης είναι λίγο πιο δύσκολη.
Το φως από αντικείμενα κατά τη διάρκεια του πρώιμου Σύμπαντος έχει τεντωθεί προς το κόκκινο άκρο του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος ή έχει μετατοπιστεί προς το ερυθρό, λόγω της συνεχιζόμενης διαστολής του Σύμπαντος. Το JWST έχει σχεδιαστεί για να βλέπει φως σε αυτά τα μήκη κύματος, καθιστώντας το καλύτερο εργαλείο που έχουμε για να προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε πώς ξεκίνησαν τα πάντα.
Με το James Webb έχουμε ήδη βρει εκατοντάδες μαύρες τρύπες (LRD) και οι επιστήμονες δεν είναι σίγουροι για το τι είναι η κάθε μία. Θα μπορούσαν να είναι πρώιμες μαύρες τρύπες, όμως οι μαύρες τρύπες συνήθως έρχονται με φως ακτίνων X, κάτι που δεν υπάρχει γύρω από τις LRD για κάποιο λόγο. Μια άλλη εικασία είναι πως θα μπορούσε να είναι σμήνη αστέρων.
Ο Juodžbalis και οι συνάδελφοί του επέλεξαν το QSO1 ως υποψήφιο για τη μελέτη αυτών των κηλίδων με μεγαλύτερη λεπτομέρεια. Αυτό συμβαίνει επειδή το QSO1 αποτελεί μέρος μιας περίεργης, τυχαίας κοσμολογικής διάταξης γνωστής ως βαρυτικός φακός. Ο χωροχρόνος κάμπτεται γύρω από ένα τεράστιο σμήνος γαλαξιών ανάμεσα σε εμάς και το QSO1 με τέτοιο τρόπο ώστε να μεγεθύνει το φως πίσω από αυτό, συμπεριλαμβανομένης της λάμψης του QSO1. Αυτό είναι ένα τρομερά ισχυρό φαινόμενο, που έχει βοηθήσει πάρα πολύ στην παρατήρηση πολύ μακρινών αντικειμένων. Στην συγκεκριμένη περίπτωση, ένας τεράστιος βαρυτικός φακός, επέτρεψε στους επιστήμονες να μελετήσουν τον QSO1 με πολύ μεγαλύτερη λεπτομέρεια, από ότι άλλα LRDs.
Με μια ιδιαίτερη τεχνική ανάλυσης του φωτός που έπεσε πάνω στους φακούς, οι επιστήμονες μπόρεσαν να υπολογίσουν την καμπύλη περιστροφής του αντικειμένου, κάτι που στους γαλαξίες αποκαλύπτει τη μάζα εν λόγω γαλαξία που έχει τη μαύρη τρύπα στο κέντρο του.
Τα αποτελέσματά τους, λένε οι ερευνητές, είναι ασύμβατα με την ερμηνεία των LRDs για τα αστρικά σμήνη. Αντίθετα, η καμπύλη περιστροφής του QSO1 είναι απόλυτα συμβατή με έναν γαλαξία που περιστρέφεται γύρω από μια μάζα περίπου 50 εκατομμυρίων ηλιακών μαζών – μια ερμηνεία που ταιριάζει επίσης με εκτιμήσεις από τη μάζα της μαύρης τρύπας που λαμβάνονται από γραμμές υδρογόνου στο φάσμα του αντικειμένου.
Εδώ όμως έχουμε κάτι παράδοξο. Ο γαλαξίας γύρω από τη μαύρη τρύπα είναι μικροσκοπικός και πού μικρότερος από το αναμενόμενο, για τη τεράστια μάζα της μαύρης τρύπας του. Αυτό από μόνο του καθιστά την εν λόγω μαύρη τρύπα, την πιο “γυμνή” μαύρη τρύπα που έχουμε βρει ποτέ. Αυτό όμως δείχνει κάτι άλλο, πολύ εντυπωσιακό. Ίσως δείχνει πως οι μαύρες τρύπες σχηματίστηκαν πρώτες και τα ηλιακά συστήματα συγκεντρώθηκαν γύρω τους, δημιουργώντας γαλαξίες.
«Τα μόνα σενάρια που μπορούν να εξηγήσουν ένα τέτοιο σύστημα είναι αυτά που επικαλούνται «βαρείς σπόρους», όπως οι μαύρες τρύπες άμεσης κατάρρευσης (DCBHs, που προκύπτουν από την άμεση κατάρρευση μαζικών παρθένων νεφών) ή οι αρχέγονες μαύρες τρύπες (PBHs, που σχηματίστηκαν το πρώτο δευτερόλεπτο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη)», γράφουν οι ερευνητές στην μελέτη τους.
Όμως, αυτά τα δύο σενάρια θα χρειαστούν αρκετή περισσότερη μελέτη. Αρχικά οι Μαύρες Τρύπες Άμεσης Κατάρρευσης θα έπρεπε να συνοδεύονται από υπεριώδες φως, που δεν φαίνεται να υπάρχει στο QSO1. Στην περίπτωση των αρχέγονων μαύρων τρυπών, το μέγεθος είναι αρκετά μικρότερο από 50 εκατομμύρια ηλιακές μάζες. Είναι πιθανό όμως, ο QSO1 να είναι ένα προϊόν ταχείας ανάπτυξης, τόσο μέσω της συσσώρευσης ύλης όσο και μέσω συγκρούσεων με άλλους γαλαξίες, κάτι που ενδεχομένως θα ήταν η άμεση απόδειξη για την ύπαρξη αρχέγονων μαύρων τρυπών.
Περιμένουμε η εργασία να αξιολογηθεί από την επιστημονική κοινότητα, καθώς είναι ένας εξαιρετικός ισχυρισμός που αλλάζει πολλά από όσα γνωρίζουμε για την αρχή του Σύμπαντος. Μένει να δούμε αν τα αποτελέσματα που βρήκε η ομάδα θα επιβεβαιωθούν και από άλλους επιστήμονες. Όποιο είναι το αποτέλεσμα της αξιολόγησης, τα LRD έχουν ήδη αρχίσει αν αποκαλύπτουν εντυπωσιακά πράγματα για τη γέννηση του Σύμπαντος!
Η μελέτη είναι διαθέσιμη στο ArXiv.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
