Οι αστρονόμοι έχουν βρει την πιο μακρινή γνωστή πηγή εκπομπών ραδιοκυμάτων στο σύμπαν: μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που καταπίνει γαλαξία.
Οι αστρονόμοι ανακάλυψαν την πιο μακρινή και αρχαία μοναδική πηγή εκπομπών ραδιοκυμάτων στο γνωστό σύμπαν. Αυτή η πηγή είναι ένας από τους ισχυρότερους επιταχυντές σωματιδίων του σύμπαντος: ένα quasar 13 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη που εκτοξεύει τα σωματίδια με σχεδόν την ταχύτητα του φωτός.
Τα κβάζαρ είναι μερικά από τα παλαιότερα, πιο μακρινά, πιο ογκώδη και φωτεινότερα αντικείμενα του σύμπαντος. Αποτελούν τους πυρήνες των γαλαξιών. Ενώ η μαύρη τρύπα καταβροχθίζε, εκτοξεύει επίσης μια τεράστια ποσότητα ακτινοβολίας που μπορεί να είναι περισσότερο από ένα τρισεκατομμύριο φορές πιο φωτεινή από τα φωτεινότερα αστέρια, καθιστώντας τα κβάζαρ τα πιο φωτεινά αντικείμενα στο παρατηρήσιμο σύμπαν.
“[G] ακόμη και αν αυτά τα αντικείμενα είναι τόσο φωτεινά, μπορούν να παρατηρηθούν πολύ μακριά”, δήλωσε η Chiara Mazzucchelli, η οποία το ανακάλυψε μαζί με τον Eduardo Bañados. «Όταν οι γαλαξίες είναι πολύ αχνοί για να εντοπιστούν και να μελετηθούν σε αυτές τις αποστάσεις, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτά τα πολύ φωτεινά κβάζαρ για να μελετήσουμε όταν το σύμπαν ήταν πολύ νέο. Μιλάμε για μια εποχή που σχηματίστηκαν τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες. “
Αυτό το κβάζαρ, που ονομάζεται P172 + 18, είναι ένα λείψανο από περίπου 780 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και αποκαλύπτει ενδείξεις για μια από τις πρώτες εποχές του σύμπαντος, την εποχή του ιονισμού. Στην αρχή αυτής της περιόδου, το σύμπαν ήταν σκούρο από ένα ομοιόμορφο νέφος αερίου υδρογόνου. Οι επιστήμονες αναφέρονται αυτή τη φορά ως σκοτεινές εποχές του σύμπαντος, επειδή το μεγαλύτερο μέρος του φωτός που εκπέμπεται απορροφήθηκε γρήγορα από το ουδέτερο φορτισμένο αέριο. Τελικά, η βαρύτητα κατέρρευσε το αρχέγονο αέριο στα πρώτα αστέρια και κβάζαρ, τα οποία άρχισαν να θερμαίνουν και να ιονίζουν τα γύρω αέρια, επιτρέποντας στο φως να περάσει.
Ο Mazzucchelli, αστρονόμος στο Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο στη Χιλή, και ο Bañados, αστρονόμος στο Ινστιτούτο Αστρονομίας Max Planck στη Γερμανία, εντόπισε για πρώτη φορά το κβάζαρ ενώ χρησιμοποίησε τα τηλεσκόπια Magellan στο Παρατηρητήριο Las Campanas της Χιλής. Παρατήρησαν την ενδεικτική ραδιοφωνική υπογραφή που άφησαν οι ισχυροί πίδακες σωματιδίων που εκρήγνυνται από πάνω και κάτω από τη μαύρη τρύπα. Τα σωματίδια της υπερ ταχύτητας εκπέμπουν τεράστια ποσότητα ραδιοκυμάτων. Οι επιστήμονες αποκαλούν αυτά τα κβάζαρ “ραδιοφωνικά δυνατά” και πιστεύουν ότι οι πίδακες επιταχυνόμενων σωματιδίων τους, τα οποία παρατηρούνται μόνο στο 10% περίπου των κβάζαρ, παίζουν καθοριστικό ρόλο στην εξέλιξη των πρώιμων γαλαξιών.
Περαιτέρω παρατηρήσεις από τηλεσκόπια, όπως το Παρατηρητήριο Keck στη Χαβάη και το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο στη Χιλή, έδειξαν ότι το P172 + 18 είναι σχεδόν 300 εκατομμύρια φορές πιο ογκώδες από τον ήλιο και είναι από τα ταχύτερα αναπτυσσόμενα κβάζαρ που ανακαλύφθηκαν ποτέ. Το πρόβλημα είναι ότι οι επιστήμονες δεν ξέρουν πώς μια μαύρη τρύπα έγινε τόσο μαζική από νωρίς στο σύμπαν.
“Οι θεωρητικές μελέτες λένε ότι η παρουσία ραδιοπιδάκων μπορεί να αυξήσει την ταχύτητα με την οποία τρώει η μαύρη τρύπα, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να επιτρέψουν μια μαύρη τρύπα να αναπτυχθεί πολύ πιο γρήγορα και να εξηγήσει γιατί οι μαύρες τρύπες είναι τόσο μαζικές τόσο νωρίς, “Είπε ο Ματζουτσέλλι. «Ταυτόχρονα, οι ραδιοπίδακες μπορεί επίσης να επηρεάσουν τον γαλαξία που περιβάλλει το κβάζαρ επηρεάζοντας τον τρόπο σχηματισμού των αστεριών»
Ωστόσο, η τρέλα της μαύρης τρύπας μπορεί να μην κράτησε πολύ. Όταν οι αστρονόμοι συνέκριναν τις πιο πρόσφατες παρατηρήσεις τους με μια έρευνα του ουρανού που πραγματοποιήθηκε περισσότερο από δύο δεκαετίες πριν, ανακάλυψαν ότι το κβάζαρ είχε χάσει τη μισή του φωτεινότητα, σηματοδοτώντας ότι το κβάζαρ έφτασε πιθανώς στα τελευταία στάδια της ζωής του.
Φάροι στο σκοτάδι
Ο Mazzucchelli περιέγραψε τα κβάζαρ ως απομακρυσμένους φακούς που φωτίζουν έναν συγκεκριμένο χρόνο και χώρο στην ιστορία του σύμπαντος. Κάθε νέο κβάζαρ που ανακαλύφθηκε αποκαλύπτει ένα άλλο βήμα στο χρονοδιάγραμμα μεταξύ του Big Bang και του σύμπαντος που βλέπουμε σήμερα. Ελπίζει ότι η ερευνητική ομάδα θα βρει πολλά περισσότερα κοντινά κβάζαρ στο μέλλον.
Στην πραγματικότητα, λίγο μετά την ανακάλυψη του P172 + 18, οι αστρονόμοι βρήκαν ένα δεύτερο φάρο ραδιοκυμάτων κοντά. Εάν περαιτέρω παρατηρήσεις επιβεβαιώσουν ότι αυτή η συνοδευτική ραδιοφωνική πηγή βρίσκεται στην ίδια απόσταση με το κβάζαρ, θα μπορούσε να είναι το πιο μακρινό ζευγάρι ενεργών γαλαξιών που ανακαλύφθηκαν ποτέ. Οι ερευνητές ελπίζουν ότι τηλεσκόπια όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA θα είναι σε θέση να προσδιορίσουν την ακριβή απόσταση της πηγής των ραδιοκυμάτων.
Τα ευρήματα των ερευνητών θα δημοσιευθούν σε ένα προσεχές τεύχος του The Astrophysical Journal.