Νέα μελέτη αναφέρει ότι μια υπερμεγέθης τρύπα σε ένα γαλαξία μπορεί να καταστρέψει και τους γειτονικούς γαλαξίες.
Οι επιστήμονες υποψιάζονταν εδώ και καιρό ότι οι ενεργές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μπορούν να «σκοτώσουν» τους ίδιους τους γαλαξίες που τις φιλοξενούν όμως νέα έρευνα υποδηλώνει ότι αυτοί οι κοσμικοί γίγαντες μοιάζουν περισσότερο με κατά συρροή δολοφόνους ικανούς να επεκτείνουν τη φονική τους δράση σε αποστάσεις πολλών ετών φωτός καταστρέφοντας και γειτονικούς γαλαξίες.
Για τους επιστήμονες ο «θάνατος» ενός γαλαξία σημαίνει τον περιορισμό του σχηματισμού άστρων. Είναι γνωστό ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μπορούν να προκαλέσουν κάτι τέτοιο όταν τρέφονται ενεργά, καθώς θερμαίνουν τα αποθέματα αερίου και σκόνης τους, προκαλώντας την εκπομπή ισχυρής ακτινοβολίας.
Αυτή η ακτινοβολία είτε απομακρύνει το αέριο, τα δομικά στοιχεία των άστρων στερώντας έτσι τροφή τόσο από τους γαλαξίες όσο και από τις ίδιες τις μαύρες τρύπες, είτε θερμαίνει το αέριο και το εμποδίζει να ψυχθεί αρκετά ώστε να καταρρεύσει και να γεννήσει άστρα. Και τα δύο αποτελέσματα μπορούν να επιβραδύνουν ή και να σταματήσουν τον σχηματισμό άστρων.
«Παραδοσιακά, οι άνθρωποι πίστευαν ότι επειδή οι γαλαξίες βρίσκονται τόσο μακριά ο ένας από τον άλλον, εξελίσσονται σε μεγάλο βαθμό αυτόνομα. Αλλά διαπιστώσαμε ότι μια πολύ ενεργή υπερμεγέθης μαύρη τρύπα σε έναν γαλαξία μπορεί να επηρεάσει άλλους γαλαξίες σε αποστάσεις εκατομμυρίων ετών φωτός γεγονός που υποδηλώνει ότι η εξέλιξη των γαλαξιών μπορεί να είναι περισσότερο μια συλλογική διαδικασία» », δήλωσε ο επικεφαλής της ομάδας Γιόνγκντα Ζου από το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα.
Ο Zhu και οι συνεργάτες του επισημαίνουν ότι αυτή η επιρροή υποδηλώνει την ύπαρξη ενός «γαλαξιακού οικοσυστήματος», παρόμοιου με τα αλληλένδετα οικοσυστήματα της Γης, όπου οι αλλαγές σε μια περιοχή μπορούν να επηρεάσουν βαθιά τις συνθήκες σε μια άλλη. «Μια ενεργή υπερμεγέθης μαύρη τρύπα είναι σαν ένας πεινασμένος θηρευτής που κυριαρχεί στο οικοσύστημα», είπε. «Με απλά λόγια, καταπίνει ύλη και επηρεάζει το πώς αναπτύσσονται τα άστρα σε κοντινούς γαλαξίες».
Το φαινόμενο
Αν και πιστεύεται ότι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες με μάζες εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από του Ήλιου βρίσκονται στα κέντρα όλων των μεγάλων γαλαξιών δεν είναι όλες «κοσμικοί δολοφόνοι». Για παράδειγμα ο Τοξότης A* στο κέντρο του γαλαξία μας μπορεί κάποτε να περιόρισε τον σχηματισμό άστρων αλλά σήμερα είναι ήρεμος με μια «δίαιτα» που ισοδυναμεί με έναν άνθρωπο που τρώει έναν κόκκο ρυζιού κάθε εκατομμύριο χρόνια.
Οι ενεργές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες καταβροχθίζουν άπληστα ύλη από ένα περιστρεφόμενο νέφος που ονομάζεται δίσκος προσαύξησης. Η τεράστια βαρύτητά τους δημιουργεί παλιρροϊκές δυνάμεις στον δίσκο, προκαλώντας έντονη τριβή και υψηλές θερμοκρασίες που κάνουν την περιοχή να λάμπει έντονα σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Αυτή η ταραχώδης περιοχή, γνωστή ως ενεργός γαλαξιακός πυρήνας, μπορεί να παρατηρηθεί από όλο το σύμπαν ως κβάζαρ συχνά πιο φωτεινό από το συνδυασμένο φως όλων των άστρων του γαλαξία που το φιλοξενεί.
Ωστόσο δεν κατευθύνεται όλη η ύλη του δίσκου στη μαύρη τρύπα. Ένα μέρος διοχετεύεται προς τους πόλους της και εκτοξεύεται ως δύο παράλληλοι πίδακες που κινούνται με ταχύτητες κοντά σε εκείνη του φωτός. Αυτοί οι πίδακες μπορούν να εκτείνονται πολύ πέρα από τα όρια του γαλαξία που φιλοξενεί την ενεργή υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.
Δεν είναι λοιπόν περίεργο που, δεδομένης της έντονης ακτινοβολίας του δίσκου προσαύξησης και των βίαιων εκροών αυτών των διδύμων πιδάκων, οι ενεργές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες ασκούν ισχυρή επιρροή στην εξέλιξη των γαλαξιών τους. Από τότε που το James Webb Space Telescope άρχισε να εξερευνά το Σύμπαν προέκυψε ένα περίεργο μοτίβο σχετικά με τα κβάζαρ. Όσο πιο μαζικές και ισχυρές είναι αυτές οι ενεργές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, τόσο λιγότερο φαίνεται να περιβάλλονται από γειτονικούς γαλαξίες. Αυτό είναι παράξενο καθώς οι μεγάλοι γαλαξίες συνήθως βρίσκονται σε σμήνη και όχι απομονωμένοι.
«Απορήσαμε. Μήπως το ακριβό τηλεσκόπιο είχε πρόβλημα;» είπε γελώντας. «Ύστερα συνειδητοποιήσαμε ότι οι γαλαξίες μπορεί πράγματι να υπάρχουν, αλλά να είναι δύσκολο να ανιχνευθούν επειδή ο πολύ πρόσφατος σχηματισμός άστρων τους είχε κατασταλεί» λέει ο Ζου που με τους άρχισαν να υποψιάζονται ότι τα φωτεινά κβάζαρ ίσως δεν περιορίζουν μόνο τον σχηματισμό άστρων στις δικές τους γειτονιές, αλλά και στους γειτονικούς γαλαξίες.
Τα ευρήματα
Για να διερευνήσουν το ενδεχόμενο οι ενεργές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες να «σκοτώνουν» τον σχηματισμό άστρων σε γειτονικούς γαλαξίες η ομάδα μελέτησε ένα από τα φωτεινότερα κβάζαρ που έχουν παρατηρηθεί ποτέ, το J0100+2802. Αυτό το κβάζαρ υπήρχε όταν το Σύμπαν ήταν μικρότερο του ενός δισεκατομμυρίου ετών και ο κεντρικός του «κινητήρας» είναι μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα με μάζα περίπου 12 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από του Ήλιου.
Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb οι επιστήμονες αναζήτησαν ίχνη ιονισμένου οξυγόνου στους γαλαξίες γύρω από το J0100+2802, ένδειξη πρόσφατου σχηματισμού άστρων. Διαπίστωσαν ότι αυτός ο δείκτης ήταν πολύ σπανιότερος σε γαλαξίες εντός ενός εκατομμυρίου ετών φωτός από το ισχυρό κβάζαρ σε σύγκριση με γαλαξίες πέρα από αυτή την ακτίνα, γεγονός που υποδηλώνει καταστολή του σχηματισμού άστρων στους κοντινούς γαλαξίες.
«Οι μαύρες τρύπες είναι γνωστό ότι “τρώνε” πολύ υλικό, αλλά κατά τη διάρκεια αυτής της ενεργής διαδικασίας και στη φωτεινή μορφή κβάζαρ εκπέμπουν επίσης πολύ ισχυρή ακτινοβολία. Η έντονη θερμότητα και ακτινοβολία διασπούν το μοριακό υδρογόνο που αποτελεί τα τεράστια διαστρικά νέφη αερίου, περιορίζοντας τη δυνατότητά του να συσσωρευτεί και να μετατραπεί σε νέα άστρα. Για πρώτη φορά έχουμε ενδείξεις ότι αυτή η ακτινοβολία επηρεάζει το Σύμπαν σε διαγαλαξιακή κλίμακα» εξηγεί ο Ζου.
Τα κβάζαρ δεν καταστέλλουν μόνο τα άστρα στους γαλαξίες που τα φιλοξενούν, αλλά και σε γειτονικούς γαλαξίες σε ακτίνα τουλάχιστον ενός εκατομμυρίου ετών φωτός». Η ομάδα σκοπεύει τώρα να αναζητήσει αυτό το φαινόμενο και σε άλλα πεδία κβάζαρ, ώστε να διαμορφώσει μια πιο σαφή εικόνα για το πώς οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες επηρεάζουν τις κοσμικές τους γειτονιές.
«Η κατανόηση του πώς οι γαλαξίες επηρέαζαν ο ένας τον άλλον στο πρώιμο σύμπαν μάς βοηθά να κατανοήσουμε καλύτερα πώς δημιουργήθηκε ο δικός μας γαλαξίας. Τώρα συνειδητοποιούμε ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μπορεί να έπαιξαν πολύ μεγαλύτερο ρόλο στην εξέλιξη των γαλαξιών από ό,τι πιστεύαμε, λειτουργώντας ως κοσμικοί θηρευτές που επηρέαζαν την ανάπτυξη των άστρων σε γειτονικούς γαλαξίες στο πρώιμο Σύμπαν» καταλήγει ο Ζου.
