Μια νέα κατηγορία εξαιρετικά φωτεινών κοσμικών αντικειμένων ενδέχεται να κρύβεται στις εικόνες του πρώιμου Σύμπαντος που καταγράφει το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb. Αστρονόμοι εντόπισαν το αντικείμενο MoM-BH*-1, μια παράξενη δομή που φαίνεται να συνδυάζει μια τεράστια μαύρη τρύπα με ένα πυκνό περίβλημα αερίου, αποκτώντας διαστάσεις συγκρίσιμες με εκείνες του ηλιακού μας συστήματος.
Το αντικείμενο είναι εξαιρετικά φωτεινό περίπου 100 δισεκατομμύρια φορές πιο φωτεινό από ένα συνηθισμένο άστρο και, σύμφωνα με τη νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature, θα μπορούσε να αποτελεί ένα «άστρο μαύρης τρύπας», όπως προτείνουν οι ερευνητές.
Η πιθανή ανακάλυψη ενδέχεται να προσφέρει μια νέα εξήγηση για δύο από τα μεγαλύτερα μυστήρια που ανέδειξαν οι παρατηρήσεις του James Webb: τη φύση των μυστηριωδών «μικρών κόκκινων κουκκίδων» που εμφανίζονται στο πρώιμο Σύμπαν και τον τρόπο με τον οποίο σχηματίστηκαν οι πρώτες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες σε τόσο σύντομο χρονικό διάστημα.
Ένα άστρο που τροφοδοτείται από μαύρη τρύπα
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι στο κέντρο του MoM-BH*-1 βρίσκεται μια μαύρη τρύπα με μάζα περίπου 100.000 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου. Γύρω της έχει σχηματιστεί ένα τεράστιο και εξαιρετικά πυκνό νέφος αερίου, δημιουργώντας μια δομή που από μακριά θα μπορούσε να μοιάζει με ένα γιγάντιο άστρο.
Η βασική διαφορά είναι ο τρόπος με τον οποίο παράγεται η ενέργεια.
Στα κανονικά άστρα η ενέργεια προέρχεται από την πυρηνική σύντηξη στο εσωτερικό τους. Στο MoM-BH*-1, αντίθετα, η τεράστια φωτεινότητα φαίνεται να οφείλεται στην ύλη που έλκεται από την κεντρική μαύρη τρύπα. Καθώς το υλικό πέφτει προς αυτήν, θερμαίνεται σε ακραίες θερμοκρασίες και απελευθερώνει τεράστιες ποσότητες ενέργειας.
Το αντικείμενο βρίσκεται σε τόσο μεγάλη απόσταση ώστε το φως που παρατηρούμε σήμερα ξεκίνησε το ταξίδι του πριν από περίπου 13 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν το Σύμπαν ήταν μόλις περίπου 660 εκατομμυρίων ετών.
Το μυστήριο των «μικρών κόκκινων κουκκίδων»
Από την έναρξη των παρατηρήσεων του James Webb οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει πολυάριθμα μικρά, εξαιρετικά φωτεινά και κόκκινα αντικείμενα σε πολύ μακρινούς γαλαξίες.
Οι λεγόμενες «μικρές κόκκινες κουκκίδες» αποτέλεσαν ένα από τα σημαντικότερα αινίγματα των πρώτων ετών λειτουργίας του τηλεσκοπίου. Η πραγματική τους φύση δεν έχει ακόμη αποσαφηνιστεί πλήρως.
Η νέα μελέτη προτείνει ότι τουλάχιστον ένα μέρος αυτών των αντικειμένων μπορεί να αποτελείται από μαύρες τρύπες που βρίσκονται κρυμμένες μέσα σε τεράστιες ποσότητες πυκνού αερίου.
Εάν η υπόθεση επιβεβαιωθεί, οι «μικρές κόκκινες κουκκίδες» μπορεί να αποτελούν μια σημαντική φάση στην εξέλιξη των πρώτων μαύρων τρυπών του Σύμπαντος.
Η ανακάλυψη
Το MoM-BH*-1 εντοπίστηκε σχεδόν τυχαία από την ομάδα του προγράμματος «Mirage or Miracle», η οποία αναζητούσε εξαιρετικά μακρινούς γαλαξίες.
Οι επιστήμονες παρατήρησαν μια ιδιαίτερα φωτεινή κόκκινη πηγή. Αρχικά εξέτασαν το ενδεχόμενο το χρώμα της να οφείλεται σε μεγάλες ποσότητες κοσμικής σκόνης. Ωστόσο, τα χαρακτηριστικά του φωτός της δεν ταίριαζαν απόλυτα με αυτή την ερμηνεία.
Οι ερευνητές δημιούργησαν στη συνέχεια διαφορετικά θεωρητικά μοντέλα για να εξηγήσουν την παρατηρούμενη ακτινοβολία. Τα μοντέλα που περιλάμβαναν μια εξαιρετικά ισχυρή πηγή ενέργειας περιβαλλόμενη από υδρογόνο προσέγγιζαν περισσότερο τα δεδομένα.
Η προσθήκη μιας μαύρης τρύπας στο κέντρο του συστήματος έδωσε ακόμη καλύτερη συμφωνία με τις παρατηρήσεις του James Webb.
Ένα πιθανό νέο στάδιο στην εξέλιξη των μαύρων τρυπών
Οι επιστήμονες θεωρούν ότι το MoM-BH*-1 μπορεί να μην αποτελεί μοναδικό φαινόμενο αλλά το πρώτο αναγνωρίσιμο μέλος μιας ολόκληρης κατηγορίας κοσμικών αντικειμένων.
Αν αποδειχθεί ότι σημαντικός αριθμός από τις «μικρές κόκκινες κουκκίδες» είναι στην πραγματικότητα παρόμοια «άστρα μαύρων τρυπών», η ανακάλυψη θα μπορούσε να αλλάξει την εικόνα μας για τον σχηματισμό των πρώτων υπερμεγέθων μαύρων τρυπών.
Το μεγάλο ερώτημα που θα πρέπει να απαντηθεί είναι πώς κατάφεραν ορισμένες μαύρες τρύπες να αποκτήσουν μάζες δισεκατομμυρίων ηλιακών μαζών μέσα σε μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια από τη Μεγάλη Έκρηξη.
Τα «άστρα μαύρων τρυπών» θα μπορούσαν να αποτελούν ένα ενδιάμεσο στάδιο που επιτρέπει σε μια αρχική μαύρη τρύπα να αναπτύσσεται με εξαιρετικά γρήγορο ρυθμό, προσφέροντας έτσι μια πιθανή λύση σε ένα από τα σημαντικότερα κοσμολογικά προβλήματα που έχει αναδείξει το James Webb.