Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στο Η συζήτηση.
Όταν τα πιο ογκώδη αστέρια πεθαίνουν, καταρρέουν για να σχηματίσουν μερικά από τα πιο πυκνά αντικείμενα που είναι γνωστά στο Σύμπαν: μαύρες τρύπες. Είναι τα πιο «σκοτεινά» αντικείμενα στον κόσμο, καθώς ούτε το φως μπορεί να ξεφύγει από την απίστευτα ισχυρή βαρύτητα τους.
Εξαιτίας αυτού, είναι αδύνατο να απεικονίσουμε απευθείας τις μαύρες τρύπες, καθιστώντας τις μυστηριώδεις και αρκετά περίπλοκες. Αλλά το δικό μας νέα έρευνα έχει δοκιμάσει στο δρόμο έναν τρόπο να εντοπίσει μερικές από τις πιο αδηφάγους μαύρες τρύπες όλων, καθιστώντας ευκολότερο να τις βρούμε θαμμένες βαθιά στις καρδιές μακρινών γαλαξιών.
Παρά το όνομα, δεν είναι όλες οι μαύρες τρύπες μαύρες. Ενώ οι μαύρες τρύπες έχουν πολλά διαφορετικά μεγέθη, οι μεγαλύτερες βρίσκονται στα κέντρα των γαλαξιών και εξακολουθούν να αυξάνονται σε μέγεθος.
Διαβάστε περισσότερα: Οι αστρονόμοι βρίσκουν την πιο γρήγορα περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα μέχρι σήμερα
Αυτές οι «υπερμεγέθεις» μαύρες τρύπες μπορούν να έχουν μάζα έως και α δισεκατομμύρια ήλιοι. Η μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία μας – που ονομάζεται Τοξότης Α*, η ανακάλυψη του οποίου έλαβε Βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2020 – είναι αρκετά ήρεμος. Αλλά αυτό δεν ισχύει για όλες τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες.
Εάν υλικό όπως αέριο, σκόνη ή αστέρια πλησιάσει πολύ μια μαύρη τρύπα, απορροφάται από την τεράστια βαρυτική δύναμη. Καθώς πέφτει προς τη μαύρη τρύπα, θερμαίνεται και γίνεται απίστευτα φωτεινή.
Το φως που παράγεται από αυτές τις «φωτεινές μαύρες τρύπες» μπορεί να καλύψει ολόκληρο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, από τις ακτίνες Χ έως τα ραδιοκύματα. Ένα άλλο όνομα για τις φωτεινές μαύρες τρύπες στο κέντρο των γαλαξιών είναι «ενεργοί γαλαξιακές πυρήνες», ή AGN. Μπορούν να λάμπουν τρισεκατομμύρια φορές πιο φωτεινά από τον Ήλιο και μερικές φορές μπορεί να ξεπεράσουν όλα τα αστέρια στον γαλαξία του.
Οι πιο φωτεινές μαύρες τρύπες
Μερικοί Το AGN εκτοξεύει βίαια την ύλη μέσω ενός πίδακα, που διανύει εκατομμύρια χιλιόμετρα στο διάστημα και μπορεί να φανεί με ραδιοτηλεσκόπια. Άλλοι παράγουν «άνεμους» στο κέντρο του γαλαξία, ικανοί να ωθήσουν οποιοδήποτε αέριο (το καύσιμο που απαιτείται για να σχηματιστούν αστέρια) έξω από τον γαλαξία.
Με τέτοιες καταστροφικές δυνάμεις στη μέση ενός γαλαξία, οι αστρονόμοι είναι σίγουροι ότι αυτό πρέπει να έχει μεγάλο αντίκτυπο στον ίδιο τον γαλαξία. Γνωρίζουμε ότι οι περισσότεροι γαλαξίες είναι αργοί απενεργοποιώντας τις διαδικασίες σχηματισμού αστεριών τους, και η AGN μπορεί να είναι ένας από τους ένοχους.
Το AGN μπορεί επομένως όχι μόνο να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα τις άπιαστες μαύρες τρύπες, αλλά η μελέτη τους μας διδάσκει επίσης για τους ίδιους τους γαλαξίες.
Εύρεση φωτεινών μαύρων τρυπών
Ανάλογα με το πόσο «τρώει» μια μαύρη τρύπα, σε ποιον γαλαξία βρίσκεται και τη γωνία από την οποία μπορούμε να τη δούμε, το AGN μπορεί να φαίνεται πολύ διαφορετικό μεταξύ τους. Ακόμη και όταν κοιτάζει τον ίδιο γαλαξία, ένας αστρονόμος με τηλεσκόπιο ακτίνων Χ μπορεί να τον δει να λάμπει και να ανακαλύψει ένα AGN, ενώ ένας άλλος αστρονόμος που χρησιμοποιεί ραδιοτηλεσκόπιο μπορεί να μην δει τίποτα, εάν το AGN δεν παράγει πίδακες που είναι ορατοί σε το ραδιοφάσμα.
Εξαιτίας αυτού, θεωρήθηκε ότι ήταν όλα διαφορετικά αντικείμενα, αλλά κοιτάζοντας τα ίδια αντικείμενα με διαφορετικά τηλεσκόπια, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ότι είχαν πολλές ομοιότητες και συνειδητοποίησαν τα οφέλη της χρήσης μεγαλύτερου ηλεκτρομαγνητικού φάσματος για να τα βρουν.
Η σχετική φωτεινότητα ενός γαλαξία σε διάφορα μέρη του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος ονομάζεται «φασματική κατανομή ενέργειας». Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μετρήσει πόσα αστέρια υπάρχουν σε έναν γαλαξία, πόσο παλιά είναι, από τι είναι φτιαγμένα και πόση σκόνη εμποδίζει το φως.
Στην έρευνά μας, δημοσιεύεται σήμερα στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, δείχνουμε ότι αυτή η τεχνική μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον εντοπισμό του AGN. Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε πλέον να μετρήσουμε όχι μόνο τις ιδιότητες και τις ιστορίες των άστρων στον γαλαξία, αλλά και τη φωτεινότητα της κεντρικής μαύρης τρύπας του.
Δεν είναι απλό πράγμα. Η διαφορά μεταξύ του αστρικού φωτός και του φωτός από ένα AGN είναι απίστευτα λεπτή, επομένως είναι δυνατό να συγχέουμε τα νεαρά αστέρια για μια φωτεινή μαύρη τρύπα και το αντίστροφο.
Εδώ στην Αυστραλία, έχουν βρεθεί αστρονόμοι χρησιμοποιώντας αυστραλιανά τηλεσκόπια για να φτιάξετε τρισδιάστατους χάρτες γαλαξιών σε συγκεκριμένα σημεία του ουρανού. Αυτοί οι χάρτες μας επιτρέπουν να ψάξουμε εκατοντάδες χιλιάδες γαλαξίες, που καλύπτουν 11 δισεκατομμύρια χρόνια ιστορίας, για πιθανή AGN.
Εφαρμόζοντας τη νέα μας μέθοδο σε 700.000 γαλαξίες, εντοπίσαμε και ποσοτικοποιήσαμε περισσότερους από 75.000 AGN για να αρχίσουμε να κατανοούμε πώς ο αριθμός τους έχει εξελιχθεί με την πάροδο του χρόνου και πώς έχουν επηρεάσει τους γαλαξίες τους. Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι ο αριθμός του AGN στο Σύμπαν συνδέεται με την ποσότητα σχηματισμού άστρων, η οποία γνωρίζουμε ότι ήταν σχεδόν δέκα φορές υψηλότερη πριν από περίπου 10 δισεκατομμύρια χρόνια. Αλλά μέχρι να είμαστε σίγουροι ότι έχουμε εντοπίσει όλο το AGN σε όλο τον κοσμικό χρόνο στα δείγματα των γαλαξιών μας, δεν θα γνωρίζουμε με βεβαιότητα.
Αυτή τη στιγμή, η αστρονομική κοινότητα εξακολουθεί να συζητά με πάθος τη φύση των ενεργών μαύρων τρυπών. Αν και δεν έχουμε απαντήσει ακόμα στις ερωτήσεις που απαιτούνται για να καταπραΰνουμε τη συζήτηση, είμαστε τώρα ένα βήμα πιο κοντά στο να μπορούμε να εντοπίσουμε αξιόπιστα αυτά τα συναρπαστικά αντικείμενα μέσα στους γαλαξίες. Και αυτό είναι ένα σημαντικό βήμα για να ρίξει περισσότερο φως στο μυστήριο των μαύρων τρυπών.
Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύεται από Η συζήτηση με άδεια Creative Commons. Διαβάστε το πρωτότυπο άρθρο.