ΚΑΛΩΣ ΗΛΘΑΤΕ ΣΤΟ ΙΣΤΟΛΟΓΙΟ ΜΟΥ !

7 Δεκεμβρίου 2008

Η συνεξέλιξη γαλαξιών και μαύρων οπών αλλάζει δραματικά τη σκοτεινή φήμη των τελευταίων


Οι μαύρες τρύπες έχουν βγάλει ένα κακό όνομα. Έχουν κατηγορηθεί ως βαρυτικά τέρατα ενώ χαρακτηρίζονται από μια άκρα μυστικότητα καθώς δεν γνωρίζουμε τι κρύβεται μέσα τους. Ορισμένοι θεωρητικοί κύκλοι επί μακρόν τις θεωρούσαν σαν το τέλος της κοσμικής εξέλιξης, ενώ αυτά τα αόρατα αντικείμενα απεικονίζονται ως μυστηριώδεις ρουφήχτρες της καταστροφής και του θανάτου.

Γι 'αυτό μπορεί να φαίνεται παράξενο ότι τις θεωρούμε ως απαραίτητες δυνάμεις της δημιουργίας. Ωστόσο, αυτή είναι η λαμπρή νέα εικόνα των μαύρων οπών και ο ρόλος τους στην εξέλιξη του σύμπαντος. Οι επιστήμονες αποπειρώνται τώρα να ξαναγραφτεί η ιστορία αυτών των σκοτεινών αντικειμένων, γιατί θεωρούνται πια σαν οι γαλαξιακοί γλύπτες. Σε αυτή την αναθεωρημένη άποψη, οι μαύρες τρύπες έχουν αποδειχθεί ότι είναι θεμελιώδεις δυνάμεις για την ανάπτυξη, την τελική μορφή των γαλαξιών και την κατανομή των άστρων μέσα τους. Η νέα ιστορία επίσης δείχνει ότι μια μαύρη τρύπα είναι σχεδόν σίγουρα ένα προϊόν του γαλαξία στο κέντρο του οποίου διαμένει. Όπως φαίνεται, κανένα από αυτά τα δύο αντικείμενα δεν κάνει χωρίς το άλλο. Η θεωρία που αναδύεται έχει μια μοδάτη, δαρβινική φράση: τη συνεξέλιξη.

Η συνεξέλιξη για άλλους γεννήθηκε λιγότερο από μια δεκαετία πριν και για ορισμένους πριν 30 χρόνια. Πολλοί θεωρητικοί ποτέ δεν την πήραν στα σοβαρά, και κανένας δεν είχε πολλά στοιχεία για να την υποστηρίξει. Μόνο κατά τα τελευταία έξι χρόνια περίπου έχει αποκτήσει ρεύμα. Και μόνο κατά τα τελευταία τρία χρόνια παρατηρήσεων έγινε η συνεξέλιξη το κύριο ρεύμα μεταξύ των ειδικών πάνω στην ανάπτυξη των μαύρων οπών και του σχηματισμού των γαλαξιών. "Η εικόνα που αναδύεται δείχνει ότι οι μαύρες τρύπες εξελίσσονται μαζί με τους γαλαξίες αλλά είναι κυρίαρχες", λέει η Meg Urry, αστρονόμος και καθηγήτρια της Φυσικής στο Πανεπιστήμιο Yale. "Παλαιότερα, οι μαύρες τρύπες θεωρήθηκαν ως τα τελικά σημεία της εξέλιξης, η τελική κατάσταση της ηρεμίας της περισσότερης ή όλης της ύλης στο Σύμπαν. Τώρα πιστεύουμε ότι οι μαύρες τρύπες διαδραματίζουν έναν κρίσιμο ρόλο επίσης στη γέννηση των γαλαξιών."

Η συνεξέλιξη υποστηρίζει ότι οι γαλαξίες και οι υπερβαρέες μαύρες τρύπες στο κέντρο τους εξελίσσονται μαζί. Αν πράγματι αυτό ισχύει η νέα θεωρία θα πρέπει να συμβάλλει στην επίλυση του γρίφου της ανάπτυξης. Αν η συνεξέλιξη κυριαρχεί τότε δύο παλιές θεωρίες είναι λάθος. Η μία λέει ότι πρώτα σχηματίζεται ένας γαλαξίας και κατευθύνει την ανάπτυξη μιας μαύρης τρύπας, και η άλλη λέει ότι πρώτη δημιουργείται μια μαύρη τρύπα, γύρω από την οποία δημιουργούνται οι 'σπόροι' για τον σχηματισμό ενός γαλαξία. Είναι επίσης δυνατό να σχηματίζονται με διαφορετικό τρόπο διάφορες μορφές γαλαξιών, και ότι η ταυτόχρονη εξέλιξη μπορεί να βρεθεί μόνο για να περιγράψει μία διαδρομή προς την γαλαξιακή ενηλικίωση.

Η ιδέα είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για να εξηγήσει τον τρόπο με τον οποίο αναπτύχθηκαν οι μεγάλοι γαλαξίες στο πρώτο ένα δισεκατομμύρια χρόνια του σύμπαντος. Και είναι τόσο νέα που μόλις πριν δύο μήνες οι θεωρητικοί απέκτησαν την πρώτη άμεση απόδειξη ότι οι γαλαξίες όντως σχηματίζονται γύρω από τις μαύρες τρύπες.

Η ερώτηση για την κότα και το αυγό.
Όπως και οι αρχαιολόγοι, οι αστρονόμοι περνούν το μεγαλύτερο μέρος της σταδιοδρομίας τους, κοιτώντας πίσω στον χρόνο. Τους αρέσει να συλλέγουν φωτόνια που έχουν ταξιδεύει στον χώρο και το χρόνο, πολύ πριν από τη γέννηση της Γης, ή 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Ο Rogier Windhorst, αστρονόμος στο πανεπιστήμιο της Αριζόνα, έχει βουτήξει βαθιά στο παρελθόν περισσότερο από οποιονδήποτε άλλον, σε μια εποχή που το σύμπαν ήταν περίπου το 5% της σημερινής του ηλικίας. Πριν δύο μήνες, ο Windhorst και ένας συνάδελφος του, ο Haojing Yan, κυκλοφόρησαν μια εικόνα από το τηλεσκόπιο Hubble που δείχνει τους πιο μακρινούς "κανονικούς" γαλαξίες που παρατηρήθηκαν ποτέ. Αν και η εικόνα του Hubble ήταν παραμορφωμένη λόγω της ειδικής τεχνικής που χρησιμοποιήθηκε (ένα σμήνος από γαλαξίες έπαιξε το ρόλο του βαρυτικού φακού), οι γαλαξίες που βρέθηκαν πρόσφατα, διαβεβαιώνει ο Windhorst, μοιάζουν με τον δικό μας Γαλαξία. Αυτοί φαίνονται όπως ήταν πολύ πριν από 13 δισεκατομμύρια χρόνια, δηλαδή 1 δισεκατομμύριο χρόνια μετά το Big Bang. Την ίδια εποχή ανακαλύφθηκαν σε ξεχωριστές παρατηρήσεις, ως μέρος της έρευνας Sloan Digital Sky Survey, ορισμένα κβάζαρ. Αντικείμενα πολύ συμπαγή αλλά και πολύ φωτεινά. Αυτά τα αντικείμενα λάμπουν πολύ έντονα γιατί, πιστεύουν οι ερευνητές, στον πυρήνα τους έχουν μια τιτάνια μαύρη τρύπα, της οποίας η μάζα είναι ίση με ένα δισεκατομμύριο ήλιους ή και περισσότερο, συγκεντρωμένα όλα αυτά σε μια περιοχή ίσως μικρότερη και από το ηλιακό μας σύστημα.

Τα κβάζαρ που είναι πολύ συμπαγή και λαμπρά αντικείμενα, σαν να λάμπουν χίλιοι κανονικοί γαλαξίες, ήταν άφθονα, όταν το σύμπαν ήταν μικρότερο από το 10 τοις εκατό της σημερινής ηλικίας του. Τα κβάζαρ τροφοδοτούνται από μαύρες τρύπες που ζυγίζουν πάνω από ένα δισεκατομμύρια ήλιοι. Πώς άραγε ξοδεύουν τόσο πολύ ύλη και τόσο γρήγορα;
Η θεωρία της συνεξέλιξης υποστηρίζει ότι οι γαλαξίες και οι υπερβαρέες μαύρες τρύπες εξελίσσονται μαζί, καθώς αυξάνεται ο γαλαξίας και η μαύρη τρύπα συγχρόνως.

Αποδείξεις για τη συνεξέλιξη
Τα πρώτα κβάζαρ φαίνεται να περιβάλλονται από μεγάλους γαλαξίες γεμάτους με πολύ αέριο, που πυροδοτεί αφενός το σχηματισμό νέων άστρων και αφετέρου τροφοδοτεί τις μαύρες τρύπες, όπως πρότεινε μια πρόσφατη έρευνα.
Κοντά στα κβάζαρ τελικά είναι κάποια άλλα, από κανονικούς γαλαξίες που έχουν πιθανόν μόλις διέλθει από μια φάση κβάζαρ, όπως φαίνεται σε εικόνες που δόθηκαν στη δημοσιότητα πριν δύο μήνες
Τα κεντρικά εξογκώματα σε πολλούς γαλαξίες, γεμάτα από αστέρια, όπως στον δικό μας Γαλαξία, έχουν άμεση σχέση με τις μάζες των μαύρων οπών που κρύβονται μέσα τους, όπως έχει βρεθεί σε μια έρευνα του 2000. Οι διαστάσεις ενός γαλαξία φαίνεται να είναι συνδεδεμένες με τις διατροφικές συνήθειες της κεντρικής μαύρης τρύπας του.

Η περισσότερη μάζα μιας μαύρης τρύπας φαίνεται να προέρχεται από άμεση κατανάλωση (δηλαδή από το υλικό που ονομάζεται προσαύξηση) αερίου, που δείχνει ότι μια μαύρη τρύπα χρειάζεται για να αναπτυχθεί να έχει γύρω της ένα γαλαξία.
Μια συγχώνευση γαλαξιών μπορεί να έχει προκαλέσει την ελευθέρωση της ενέργειας στον γαλαξία Centaurus A
Η τρομακτική βαρύτητα λοιπόν αναγκάζει το γειτονικό αέριο να πέφτει μέσα στη μαύρη τρύπα. Το υλικό επιταχύνεται σχεδόν στην ταχύτητα του φωτός, υπερθερμαίνεται, και εξαφανίζεται. Η διαδικασία δεν είναι απολύτως αποτελεσματική (με την έννοια ότι εξαφανίζονται τα πάντα), αλλά παράγεται ένα υποπροϊόν: ένα τεράστιο ποσό ενέργειας - στη μορφή των ραδιοκυμάτων, ακτίνων-Χ και ορατού φωτός - που υπερ-φωτίζει όλη τη σκηνή. Τα κβάζαρ φαίνονται επίσης να περιβάλλονται από μια άλω (φωτοστέφανος) σκοτεινής ύλης, ένα αινιγματικό και αόρατο συστατικό όλων των γαλαξιών. Συνυπάρχει γύρω και ανάμεσα σε όλα αυτά, και οι ερευνητές συνειδητοποιούν ότι η άλως είναι μια περιοχή κατάρρευσης από άστρα και αέριο, τόσο μεγάλο ή και μεγαλύτερο ακόμα από τον Γαλαξία μας.
Δεν ήταν τυχαίο το γεγονός ότι οι ανακοινώσεις των δύο διαπιστώσεων - μακρινά κβάζαρ και κανονικοί γαλαξίες - έγιναν μαζί. Και η συνεξέλιξη τους ήταν στο μυαλό των ερευνητών. Ανάμεσα στις επιπτώσεις που έχει η συνεξέλιξη, είναι η ικανότητά της να αποδώσει ένα μακροχρόνια αμφισβητήσιμο ζήτημα, αυτό της κότας και του αυγού στην αστρονομία: Τι έγινε πρώτα, ο γαλαξίας ή η μαύρη τρύπα; "Θα μπορούσε να σχηματίζεται ο γαλαξίας ταυτόχρονα γύρω από μια αυξανόμενη μαύρη τρύπα." λέει ο Windhorst.Η Meg Urry που δεν συμμετείχε σε κανένα πόρισμα, εξήγησε ως εξής το ζήτημα αυτό: "Πιστεύουμε ότι οι γαλαξίες και τα κβάζαρ είναι πολύ στενά συνδεδεμένα, ότι στην πραγματικότητα τα κβάζαρ είναι μια φάση της εξέλιξης του γαλαξία. Η σημερινή αντίληψη μας είναι καθώς σχηματίζεται και καταρρέει ένας γαλαξίας, έχει μια σύντομη φάση κβάζαρ. " Έτσι, όταν ένα κβάζαρ μείνει αδρανές, αυτό που μένει είναι πράγματα που συνδέονται με έναν κανονικό γαλαξία, αστέρια και αέριο που στρέφονται γύρω από μια κεντρική και κρυμμένη αρένα ύλης. Ωστόσο τα κβάζαρ είναι αντικείμενα χωρίς να τα γνωρίζουμε και πολύ καλά. (Ο όρος αυτός προέρχεται από τις λέξεις quasi-stellar radio source, γιατί οι αστρονόμοι πίστευαν ότι ήταν άστρα μέσα στο Γαλαξία μας στις αρχές της δεκαετίας του 1960). Όταν ένα κβάζαρ 'δουλεύει' η φωτεινότητα του μπορεί να υπερβαίνει τους χίλιους κανονικούς γαλαξίες. Η ενέργεια που εκλύεται από ένα κβάζαρ είναι τόσο σημαντική που οι επιστήμονες δεν ήταν σε θέση να καταλάβουν τι στην πραγματικότητα προκαλεί όλη την αναταραχή. Ωστόσο οι νέες παρατηρήσεις επεκτείνονται διαρκώς πίσω στο χρόνο και τα στοιχεία που πήραμε τροφοδοτούν τα υπολογιστικά μοντέλα.