Κοσμικοί «δολοφόνοι»: Μαύρες τρύπες σκοτώνουν γαλαξίες εκατομμύρια έτη φωτός μακριά

Υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες φαίνεται πως δεν περιορίζονται μόνο στην «καταστροφή» των γαλαξιών που τις φιλοξενούν, αλλά μπορούν να επηρεάσουν και τους γειτονικούς τους, σύμφωνα με νέα επιστημονική έρευνα. Οι επιστήμονες υποψιάζονταν εδώ και χρόνια ότι οι ενεργές μαύρες τρύπες μπορούν να «σκοτώνουν» τη δημιουργία άστρων στον ίδιο τους τον γαλαξία· τώρα, όμως, διαπιστώνουν ότι η επίδρασή τους εκτείνεται σε ασύλληπτες αποστάσεις, εκατομμύρια έτη φωτός μακριά.

Για τους επιστήμονες, ο «θάνατος» ενός γαλαξία σημαίνει την παύση σχηματισμού νέων άστρων. Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες προκαλούν αυτό το φαινόμενο όταν βρίσκονται σε φάση έντονης δραστηριότητας, θερμαίνοντας το αέριο και τη σκόνη που τις περιβάλλει. Η εκπομπή ισχυρής ακτινοβολίας είτε εκτοξεύει το αέριο μακριά —στερώντας τα απαραίτητα υλικά για νέα άστρα— είτε το θερμαίνει τόσο που δεν μπορεί να ψυχθεί και να συμπυκνωθεί ξανά.

Η αλληλεπίδραση των γαλαξιών

«Παραδοσιακά, θεωρούσαμε ότι οι γαλαξίες εξελίσσονται ανεξάρτητα, λόγω των τεράστιων αποστάσεων που τους χωρίζουν», δήλωσε ο Yongda Zhu του Πανεπιστημίου της Αριζόνα. «Όμως διαπιστώσαμε ότι μια υπερδραστήρια μαύρη τρύπα μπορεί να επηρεάσει άλλους γαλαξίες σε απόσταση εκατομμυρίων ετών φωτός».

Η ομάδα του Zhu υποστηρίζει ότι αυτό δείχνει την ύπαρξη ενός «γαλαξιακού οικοσυστήματος», παρόμοιου με εκείνα της Γης, όπου μεταβολές σε μία περιοχή μπορούν να έχουν συνέπειες σε ολόκληρο το σύστημα. «Μια ενεργή υπερμεγέθης μαύρη τρύπα μοιάζει με κυρίαρχο θηρευτή σε ένα οικοσύστημα», πρόσθεσε ο επιστήμονας. «Καταναλώνει ύλη και επηρεάζει τον ρυθμό σχηματισμού άστρων στους γειτονικούς γαλαξίες».

Το παράδειγμα του Γαλαξία μας

Παρότι σχεδόν κάθε μεγάλος γαλαξίας φιλοξενεί στο κέντρο του μια τέτοια μαύρη τρύπα, δεν είναι όλες εξίσου καταστροφικές. Η Sagittarius A* (Sgr A*), στο κέντρο του Γαλαξία μας, πιθανότατα ανέστειλε κάποτε τον σχηματισμό άστρων, αλλά σήμερα παραμένει ήσυχη, «καταναλώνοντας» ελάχιστη ύλη.

Το φαινόμενο των κβάζαρ

Όταν μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα «τρέφεται» ενεργά, δημιουργεί έναν δίσκο προσαύξησης που θερμαίνεται σε ακραίο βαθμό και ακτινοβολεί έντονα. Η περιοχή αυτή, γνωστή ως Ενεργός Γαλαξιακός Πυρήνας (AGN), είναι ορατή σε τεράστιες αποστάσεις και συχνά εμφανίζεται ως ένα κβάζαρ, το οποίο μπορεί να λάμπει περισσότερο από όλα τα άστρα του γαλαξία μαζί.

Μέρος της ύλης του δίσκου εκτινάσσεται από τους πόλους της μαύρης τρύπας με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός, σχηματίζοντας δίδυμες δέσμες ύλης και ενέργειας που διαπερνούν το διαγαλαξιακό χώρο. Αυτές οι εκρήξεις καθιστούν τις ενεργές μαύρες τρύπες καθοριστικούς παράγοντες στην εξέλιξη των γαλαξιών.

Τα ευρήματα του James Webb

Από τότε που το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb (JWST) άρχισε να εξερευνά το σύμπαν, οι αστρονόμοι παρατήρησαν ότι τα πιο ισχυρά κβάζαρ φαίνονται να βρίσκονται σε περιοχές με λιγότερους γειτονικούς γαλαξίες. «Αρχικά αναρωτηθήκαμε αν το τηλεσκόπιο είχε πρόβλημα», είπε ο Zhu αστειευόμενος. «Ύστερα συνειδητοποιήσαμε ότι οι γαλαξίες μπορεί να υπάρχουν, αλλά η δημιουργία άστρων τους έχει κατασταλεί».

Η ομάδα διερεύνησε το φαινόμενο μελετώντας το λαμπρό κβάζαρ J0100+2802, που σχηματίστηκε όταν το σύμπαν ήταν κάτω από ένα δισεκατομμύριο ετών. Η μαύρη τρύπα στο κέντρο του έχει μάζα 12 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από του Ήλιου. Οι παρατηρήσεις με το JWST έδειξαν ότι οι κοντινοί γαλαξίες παρουσιάζουν πολύ λιγότερα ίχνη ιονισμένου οξυγόνου —ένδειξη μειωμένης αστρογένεσης— σε σχέση με πιο απομακρυσμένους.

Η «δολοφονική» ακτινοβολία

«Οι μαύρες τρύπες δεν απλώς “καταπίνουν” ύλη· κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας εκπέμπουν ισχυρή ακτινοβολία που θερμαίνει και διαλύει τα αέρια νέφους», εξήγησε ο Zhu. «Για πρώτη φορά έχουμε αποδείξεις ότι αυτή η επίδραση εκτείνεται σε διαγαλαξιακή κλίμακα».

Σύμφωνα με την έρευνα, τα κβάζαρ δεν περιορίζουν τον σχηματισμό άστρων μόνο στους δικούς τους γαλαξίες, αλλά και σε εκείνους που βρίσκονται έως και ένα εκατομμύριο έτη φωτός μακριά. Οι επιστήμονες σκοπεύουν να συνεχίσουν τη μελέτη σε άλλες περιοχές του ουρανού για να κατανοήσουν καλύτερα πώς οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες διαμορφώνουν το «κοσμικό περιβάλλον» γύρω τους.

«Κατανοώντας πώς οι γαλαξίες επηρέαζαν ο ένας τον άλλο στο πρώιμο σύμπαν, μπορούμε να αντιληφθούμε καλύτερα πώς δημιουργήθηκε ο δικός μας Γαλαξίας», κατέληξε ο Zhu. «Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες φαίνεται πως λειτούργησαν ως κοσμικοί θηρευτές, καθορίζοντας την εξέλιξη των άστρων στα πρώτα στάδια του σύμπαντος».