«Άστρα μελανών οπών» – Οι αστρονόμοι κοντά σε ιστορική ανακάλυψη νέου ουράνιου σώματος

Τρία χρόνια αφότου το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb εντόπισε τις πρώτες «μικρές κόκκινες κουκκίδες» στην άκρη του Σύμπαντος, οι αστρονόμοι βρίσκονται κοντά στη λύση του μυστηρίου: πρόκειται πιθανότατα για «άστρα μελανών οπών», ένα νέο είδος ουράνιου σώματος.

Τα σώματα αυτά, εάν όντως υπάρχουν, κρύβουν στο κέντρο τους μια μαύρη τρύπα, τυλιγμένη σε ένα σφαιρικό σύννεφο πυκνού, θερμού αερίου που λάμπει σαν άστρο.

Αν και οι μελέτες συνεχίζονται για να επιβεβαιωθεί η φύση αυτών των αντικειμένων, ορισμένοι ερευνητές πιστεύουν ότι οι μικρές κόκκινες κουκκίδες είναι οι αρχικοί πυρήνες από τους οποίους σχηματίζονται τελικά γαλαξίες.

«Είναι εξαιρετικά σπάνιο να έχεις την ευκαιρία να εργαστείς σε ένα πραγματικά νέο φυσικό φαινόμενο όπως αυτό» σχολιάζει στο περιοδικό Nature η Άνα ντε Γκράαφ, ερευνήτρια του Ινστιτούτου Αστρονομίας «Μαξ Πλανκ» στη Χαϊδελβέργη.

Περίπου 200 μελέτες έχουν δημοσιευτεί για το θέμα μετά την ανακάλυψη των πρώτων κουκκίδων το 2022. Οι αρχικές υποψίες ότι οι μικρές κόκκινες κουκκίδες είναι ανώριμοι γαλαξίες διαψεύστηκαν από το μικρό μέγεθός τους, τόσο μικρό ώστε ακόμα και το James Webb δεν μπορεί να διακρίνει λεπτομέρειες.

Επιπλέον, η φασματική υπογραφή των αντικειμένων «δεν είναι κάτι που μπορούν να παραγάγουν οι γαλαξίες» λέει η ντε Γκραφ, η οποία συνυπέγραφε πρόσφατη μελέτη στο Astronomy and Astrophysics που συνηγορούσε στην υπόθεση των άστρων μελανών οπών.

Μια δεύτερη εξήγηση ήταν ότι οι κουκκίδες είναι μαύρες τρύπες που αρπάζουν αέρια από το περιβάλλον τους και το στριφογυρίζουν με ασύλληπτη ταχύτητα πριν το καταπιούν, οπότε το αέριο θερμαίνεται και εκπέμπει ισχυρή ακτινοβολία. Το σενάριο αυτό διαψεύστηκε τον Μάιο όταν διαπιστώθηκε ότι τα σώματα δεν εκπέμπουν ακτίνες Χ όπως αναμενόταν.

Μακρινές και κοντινές κουκκίδες

Οι πρώτες «μικρές κόκκινες κουκκίδες» που ανακάλυψε το James Webb βρίσκονται τόσο μακριά ώστε το φως τους χρειάστηκε πάνω από 12 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει στη Γη –κάτι που σημαίνει πως πρόκειται για αρχαία αντικείμενα που εμφανίστηκαν στα πρώτα ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Πιο πρόσφατα, όμως, παρόμοια σώματα ανακαλύφθηκαν σε πολύ μικρότερες αποστάσεις. Σε μελέτη που παρουσιάστηκε τον Ιούλιο ως προδημοσίευση, ερευνητές περιέγραψαν τρεις κόκκινες κουκκίδες που απέχουν γύρω στο ένα δισεκατομμύριο έτη φωτός. Τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι τα σώματα αυτά δεν υπήρχαν μόνο στα αρχικά στάδια εξέλιξης του Σύμπαντος αλλά μέχρι και σήμερα.

Μια άλλη μελέτη, η οποία παρουσιάστηκε τον περασμένο μήνα στο Nature Astronomy, ενισχύει τις υποψίες ότι οι μικρές κόκκινες κουκίδες είναι τα έμβρυα γαλαξιών. Το αντικείμενο που περιγράφουν οι ερευνητές βρίσκεται ανάμεσα σε οκτώ μικρούς γαλαξίες, μέσα σε ένα μεγάλο σύννεφο «σκοτεινής ύλης», το αόρατο συστατικό που ενθαρρύνει τον σχηματισμό νέων γαλαξιών.

Έμβρυα γαλαξιών;

Η ερευνητική ομάδα υποψιάζεται ότι τα άστρα μελανών οπών μεγαλώνουν καταπίνοντας ύλη και μετατρέπονται τελικά στις γιγάντιες μαύρες τρύπες που κρύβονται στα κέντρα όλων των γαλαξιών. Ειδικά στους γαλαξίες που βρίσκονται μέσα σε μεγάλα σύννεφα σκοτεινής ύλης, οι κεντρικές μαύρες τρύπες συχνά καταπίνουν μεγάλες ποσότητες υλικού και γίνονται ορατές ως υπέρλαμπρα «κβάζαρ».

Τα ευρήματα της μελέτης υποδεικνύουν ότι «οι μικρές κόκκινες κουκκίδες μπορεί να σχετίζονται με τα κβάζαρ» λέει ο Γιαν-Τόργκε Σίντλερ του Πανεπιστημίου του Αμβούργου, μέλος της ερευνητικής ομάδας.

Αν οι κουκκίδες είναι πράγματι άστρα μελανών οπών, οι αστροφυσικοί θα κληθούν να εξηγήσουν τον μηχανισμό σχηματισμού τους.

Μια πιθανή εξήγηση παρουσιάστηκε τον Μάιο σε προδημοσίευση που επανεξετάζει ένα παλιό σενάριο. Τα πρώτα άστρα του Σύμπαντος, υπολογίζουν οι ερευνητές, είχαν πελώριες διαστάσεις λόγω της αφθονίας πρώτων υλών -του υδρογόνου και του ήλιου από το οποίο αποτελείτο σχεδόν αποκλειστικά το νεογέννητο Σύμπαν.

Όταν αυτά τα γιγάντια άστρα έφτασαν στο τέλος της ζωής τους, ο πυρήνας τους κατέρρευσε και μετατράπηκε σε μαύρη τρύπα, αφήνοντας πίσω του το εξωτερικό στρώμα αερίου. Η αλληλεπίδραση του αερίου με τη μαύρη τρύπα κάνει το όλο σύστημα να λάμπει με κοκκινωπό φως.

Αν η υπόθεση των «άστρων μελανών οπών επιβεβαιωθεί, θα πρόκειται πιθανότατα για τη σημαντικότερη μέχρι σήμερα ανακάλυψη του James Webb, το οποίο χάρη στην υπέρυθρη όρασή του κοιτάζει πιο μακριά από ποτέ στον χώρο και τον χρόνο.

Και αν πρόκειται πράγματι για νέο είδος ουράνιου σώματος, οι κοσμολόγοι θα πρέπει να αναθεωρήσουν τα μοντέλα τους για την γέννηση των πρώτων γαλαξιών και την εξέλιξη του Σύμπαντος.