Οι αστρονόμοι που χρησιμοποιούν το ραδιοτηλεσκόπιο Very Large Array (VLA) του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών για να μελετήσουν το πιο μακρινό γνωστό κβάζαρ βρήκαν μια δελεαστική ένδειξη που μπορεί να απαντήσει σε μια μακροχρόνια κοσμική ερώτηση με κοτόπουλο και αυγό: ποια ήρθε πρώτη, οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες ή οι γιγάντιοι γαλαξίες;
Για χρόνια, οι αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει μια άμεση σχέση μεταξύ της μάζας της κεντρικής, υπερμεγέθους μαύρης τρύπας ενός γαλαξία και της συνολικής μάζας του «διογκώματος» των αστεριών στον πυρήνα του. Όσο πιο μεγάλη είναι η μαύρη τρύπα, τόσο πιο μεγάλη είναι η διόγκωση. Οι επιστήμονες έχουν κάνει εκτενείς εικασίες σχετικά με το εάν η μαύρη τρύπα ή το αστρικό εξόγκωμα σχηματίστηκε πρώτα. Πρόσφατα, ορισμένες θεωρίες έχουν προτείνει ότι τα δύο μπορεί να σχηματιστούν ταυτόχρονα.
Ωστόσο, οι νέες παρατηρήσεις VLA ενός κβάζαρ και του γαλαξία-ξενιστή του που φάνηκαν όπως ήταν όταν το Σύμπαν ήταν λιγότερο από ένα δισεκατομμύριο ετών δείχνουν ότι ο νεαρός γαλαξίας έχει μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα αλλά όχι τεράστια διόγκωση αστεριών.
«Βρήκαμε μεγάλη ποσότητα αερίου σε αυτόν τον νεαρό γαλαξία και, όταν προσθέτουμε τη μάζα αυτού του αερίου σε αυτή της μαύρης τρύπας, αθροίζονται σχεδόν στη συνολική μάζα ολόκληρου του συστήματος. Η δυναμική του γαλαξία υποδηλώνει ότι δεν έχει απομείνει πολλή μάζα για να σχηματιστεί το μέγεθος της αστρικής διόγκωσης που προβλέπεται από τα τρέχοντα μοντέλα», δήλωσε ο Chris Carilli, του Εθνικού Ραδιοαστρονομικού Παρατηρητηρίου (NRAO), στο Socorro, NM.
Οι επιστήμονες μελέτησαν ένα κβάζαρ με το όνομα J1148+5251, το οποίο, σε απόσταση μεγαλύτερη από 12,8 δισεκατομμύρια έτη φωτός, είναι το πιο μακρινό κβάζαρ που έχει βρεθεί μέχρι σήμερα. Ανακαλύφθηκε το 2003 από την Sloan Digital Sky Survey, ο J1148+5251 είναι ένας νεαρός γαλαξίας με έναν φωτεινό πυρήνα κβάζαρ όπως ήταν όταν το Σύμπαν ήταν μόλις 870 εκατομμυρίων ετών. Το Σύμπαν είναι τώρα 13,7 δισεκατομμυρίων ετών.
Με στόχο το VLA στο J1148+4241 για περίπου 60 ώρες, οι ερευνητές μπόρεσαν να προσδιορίσουν την ποσότητα του μοριακού αερίου στο σύστημα. Επιπλέον, μπόρεσαν να μετρήσουν τις κινήσεις αυτού του αερίου και έτσι να υπολογίσουν τη συνολική μάζα του γαλαξιακού συστήματος. Προηγούμενες μελέτες του συστήματος είχαν δώσει εκτιμήσεις ότι η μαύρη τρύπα ήταν 1 έως 5 δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου μας.
Οι νέες παρατηρήσεις VLA δείχνουν ότι υπάρχουν περίπου 10 δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες μοριακού αερίου στο σύστημα και ότι η συνολική μάζα του συστήματος είναι 40-50 δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες. Έτσι, το αέριο και η μαύρη τρύπα μαζί αντιπροσωπεύουν 11-15 δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες από αυτό το σύνολο.
«Η αποδεκτή αναλογία δείχνει ότι μια μαύρη τρύπα αυτής της μάζας θα πρέπει να περιβάλλεται από ένα αστρικό εξόγκωμα αρκετών τρισεκατομμυρίων ηλιακών μαζών. Η δυναμική μας μέτρηση δείχνει ότι δεν έχει απομείνει πολλή μάζα, εξαιρουμένης της μαύρης τρύπας και του αερίου, για να σχηματιστεί μια αστρική διόγκωση. Αυτό παρέχει στοιχεία ότι η μαύρη τρύπα σχηματίζεται πριν από το αστρικό εξόγκωμα», είπε ο Fabian Walter, του Ινστιτούτου Max Planck για Ραδιοαστρονομία στη Χαϊδελβέργη της Γερμανίας, ο οποίος ήταν μεταδιδακτορικός συνεργάτης Jansky στο NRAO στο Socorro όταν έγιναν οι παρατηρήσεις.
«Ένα παράδειγμα σίγουρα δεν ισχύει, αλλά σε αυτό το αντικείμενο έχουμε προφανώς ένα παράδειγμα μαύρης τρύπας χωρίς μεγάλο αστρικό εξόγκωμα. Τώρα πρέπει να κάνουμε λεπτομερείς μελέτες για περισσότερα τέτοια αντικείμενα στο μακρινό, πρώιμο Σύμπαν», είπε ο Carilli. «Με την εξαιρετικά βελτιωμένη ευαισθησία του Expanded VLA και του Atacama Large Millimeter Array (ALMA), που θα κυκλοφορήσουν σε λίγα χρόνια, θα έχουμε τα εργαλεία που χρειαζόμαστε για να επιλύσουμε οριστικά αυτό το ερώτημα», πρόσθεσε ο Carilli.
«Μελέτες σαν αυτή είναι το κλειδί για την κατανόηση του πώς σχηματίστηκαν για πρώτη φορά οι γαλαξίες», είπε ο Walter.
Ο Walter και ο Carilli συνεργάστηκαν με τους Frank Bertoldi και Karl Menten του Ινστιτούτου Max Planck στη Βόννη. Pierre Cox του Ινστιτούτου Διαστημικής Αστροφυσικής του Πανεπιστημίου Paris-South. Fred K.Y. Lo of the NRAO στο Charlottesville, VA; Xiahui Fan του Παρατηρητηρίου Steward του Πανεπιστημίου της Αριζόνα· και Michael Strauss του Πανεπιστημίου του Πρίνστον, για το έργο. Τα αποτελέσματα της έρευνάς τους δημοσιεύονται στο Astrophysical Journal Letters.
Το Εθνικό Παρατηρητήριο Ραδιοαστρονομίας είναι μια εγκατάσταση του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών, που λειτουργεί βάσει συμφωνίας συνεργασίας από την Associated Universities, Inc.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων NRAO
