Νέα μελέτη για τις μαύρες τρύπες φέρεται να καταρρίπτει επιστημονική θεωρία μισού αιώνα

Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων ανακάλυψε μικρές αλλά σημαντικές ενδείξεις ότι οι κοσμικοί κινητήρες που τροφοδοτούν τα κβάζαρ (Quasar), μερικά από τα φωτεινότερα αντικείμενα του σύμπαντος, ενδέχεται να έχουν εξελιχθεί κατά τη διάρκεια δισεκατομμυρίων ετών.

Αυτή η αποκάλυψη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, θα μπορούσε να αναδιαμορφώσει μια υπόθεση που επικρατούσε για πολλά χρόνια, σχετικά με τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες (Supermassive Black Hole - SMBH) και τη συμπεριφορά τους στο κοσμικό χρόνο. Τα ευρήματα βασίζονται σε μια απροσδόκητη μεταβολή στη σχέση μεταξύ δύο βασικών τύπων φωτός: των εκπομπών υπεριώδους ακτινοβολίας και ακτίνων Χ.

Τα κβάζαρ και η εκτυφλωτική τους λάμψη

Τα κβάζαρ εντοπίστηκαν για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1960 και από τότε προβληματίζουν τους αστρονόμους. Τροφοδοτούμενα από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που συσσωρεύουν ενεργά ύλη, τα κβάζαρ εκπέμπουν εκπληκτικές ποσότητες ενέργειας. Καθώς το αέριο σπειροειδώς εισέρχεται στη μαύρη τρύπα, σχηματίζει έναν καυτό, φωτεινό δίσκο συσσώρευσης που μπορεί να επισκιάσει ολόκληρους γαλαξίες. Η τριβή μέσα σε αυτόν τον δίσκο θερμαίνει την εισερχόμενη ύλη σε εκατομμύρια βαθμούς, ακτινοβολώντας σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.

Από αυτόν τον λαμπερό δίσκο αναδύεται υπεριώδης ακτινοβολία (UV), η οποία στη συνέχεια αλληλεπιδρά με την κορώνα, ένα περιβάλλοντα φωτοστέφανο από σωματίδια υψηλής ενέργειας, για να παράγει ακτίνες Χ. Αυτή η καλά κατανοητή διαδικασία μετατροπής της υπεριώδους ακτινοβολίας σε ακτίνες Χ έχει αποδειχθεί εξαιρετικά συνεπής σε όλες τις παρατηρήσεις, αποτελώντας τη βάση πολλών κοσμολογικών μοντέλων.

Ένας καθολικός νόμος που μάλλον καταρρίπτεται

Για δεκαετίες, οι αστρονόμοι υποθέτουν μια σταθερή συσχέτιση μεταξύ των εκπομπών υπεριώδους ακτινοβολίας και ακτίνων Χ στα κβάζαρ, χρησιμοποιώντας την για να κατανοήσουν το περιβάλλον των μαύρων τρυπών και ακόμη και ως εργαλείο για να χαρτογραφήσουν την επέκταση του σύμπαντος. Ωστόσο, η νέα μελέτη υποδηλώνει ότι αυτή η συσχέτιση μπορεί να μην είναι τόσο καθολική όσο πιστευόταν παλαιότερα.

Χρησιμοποιώντας δεδομένα από τα παρατηρητήρια eROSITA και XMM-Newton, οι ερευνητές εξέτασαν έναν μεγάλο πληθυσμό κβάζαρ σε όλη τη διάρκεια του κοσμικού χρόνου. Ανακάλυψαν ότι τα κβάζαρ στο πρώιμο σύμπαν, περίπου 6,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, παρουσίαζαν μια αισθητά διαφορετική σχέση μεταξύ της εκπομπής υπεριώδους ακτινοβολίας και ακτίνων Χ σε σύγκριση με αυτά που παρατηρούνται στο σύγχρονο σύμπαν.

«Η επιβεβαίωση μιας μη καθολικής σχέσης μεταξύ ακτίνων Χ και υπεριώδους ακτινοβολίας με το κοσμικό χρόνο είναι αρκετά εκπληκτική και αμφισβητεί την κατανόησή μας για το πώς μεγαλώνουν και ακτινοβολούν οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες», δήλωσε ο Δρ Αντώνης Γεωργακάκης, συν-συγγραφέας της μελέτης.

Η ομάδα χρησιμοποίησε πολλαπλές στατιστικές τεχνικές για να επικυρώσει την ανωμαλία. «Δοκιμάσαμε το αποτέλεσμα χρησιμοποιώντας διαφορετικές προσεγγίσεις, αλλά φαίνεται να είναι σταθερό».

Πώς οι ερευνητές ανακάλυψαν την ανωμαλία

Η καμπή ήρθε με το τηλεσκόπιο ακτίνων Χ eROSITA, η ευρεία κάλυψη του οποίου στον ουρανό παρείχε ένα άνευ προηγουμένου δείγμα κβάζαρ. Αν και η έρευνα είναι σχετικά επιφανειακή, καταγράφει ένα ευρύ φάσμα πηγών, πολλές από τις οποίες ανιχνεύθηκαν μόνο με λίγα φωτόνια ακτίνων Χ.

Για να κατανοήσουν αυτά τα σποραδικά δεδομένα, οι ερευνητές στράφηκαν στη στατιστική μοντελοποίηση Bayesian, η οποία τους επέτρεψε να ανιχνεύσουν μικρά αλλά σημαντικά μοτίβα που οι παραδοσιακές μέθοδοι ενδέχεται να είχαν παραβλέψει.

«Η έρευνα eROSITA είναι εκτεταμένη αλλά σχετικά επιφανειακή. Πολλά κβάζαρ ανιχνεύονται με μόνο λίγα φωτόνια ακτίνων Χ. Συνδυάζοντας αυτά τα δεδομένα σε ένα ισχυρό στατιστικό πλαίσιο Bayesian, μπορέσαμε να ανακαλύψουμε λεπτές τάσεις που διαφορετικά θα παρέμεναν κρυφές», εξήγησε η Δρ Μαρία Τσίρα, κύρια συγγραφέας της μελέτης.

Ενσωματώνοντας την κάλυψη του eROSITA με αρχειακά δεδομένα του XMM-Newton, η ομάδα δημιούργησε ένα ολοκληρωμένο προφίλ των κβάζαρ σε διαφορετικές εποχές. Τα ευρήματά τους, που δημοσιεύθηκαν στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, αμφισβητούν μία από τις βασικές παραδοχές του τομέα.

Επιπτώσεις στην κοσμολογία και τη φύση της μαύρης τρύπας

Οι επιπτώσεις αυτών των αποτελεσμάτων εκτείνονται πέρα από τη φυσική των κβάζαρ. Για χρόνια, οι αστρονόμοι έχουν χρησιμοποιήσει τα κβάζαρ ως «τυποποιημένα κεριά», κοσμικά σημεία αναφοράς για τη μέτρηση τεράστιων αποστάσεων και τη διερεύνηση του σχήματος του σύμπαντος. Αυτές οι μετρήσεις βασίζονται σε μεγάλο βαθμό στην υπόθεση ότι το περιβάλλον των μαύρων οπών έχει παραμείνει σταθερό στο χρόνο.

Εάν η σχέση μεταξύ υπεριώδους ακτινοβολίας και ακτίνων Χ αλλάζει με την «ερυθρή μετατόπιση», τότε ορισμένες προηγούμενες κοσμολογικές ερμηνείες μπορεί να χρειαστεί να επανεξεταστούν. Αυτό θα μπορούσε να έχει αντίκτυπο στην κατανόησή μας για τη σκοτεινή ενέργεια, την κοσμική επέκταση και ακόμη και τη μεγάλης κλίμακας δομή του σύμπαντος.

Ωστόσο, οι ερευνητές προτρέπουν σε προσοχή. Παραμένει πιθανό ότι ορισμένες από τις παρατηρούμενες διακυμάνσεις μπορεί να οφείλονται σε μεροληψίες παρατήρησης ή σε φαινόμενα επιλογής.

Μελλοντικές έρευνες, συμπεριλαμβανομένων των επερχόμενων σαρώσεων ολόκληρου του ουρανού από το eROSITA και των παρατηρητηρίων πολλαπλών μηκών κύματος επόμενης γενιάς, αναμένεται να διευκρινίσουν εάν αυτή η τάση αντανακλά την πραγματική φυσική εξέλιξη ή απλώς μεθοδολογικό θόρυβο.

Διαβάστε ακόμη

Τι αναφέρει η ΕΛ.ΑΣ. για τις εκτροπές κυκλοφορίας - Τα αγροτικά μπλόκα και οι εναλλακτικές διαδρομές

Χάος στα δρομολόγια της Eurostar: Ακυρώσεις λόγω προβλήματος στο τούνελ της Μάγχης – Αισιοδοξία για «σταδιακή επανέναρξη»

Τι τρώμε; Σάπια τυριά και μουχλιασμένοι κιμάδες και γαλοπούλες βρέθηκαν σε επιχειρήσεις της Αττικής

Πού βρίσκεις καλή βασιλόπιτα στην Αθήνα και πόσο σου κοστίζει;