Οι πιο πεινασμένες μαύρες τρύπες στο σύμπαν ξεμένουν από «φαγητό», διαπιστώνει έρευνα

Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, που βρίσκονται στα κέντρα των γαλαξιών, διαθέτουν τεράστια βαρυτική δύναμη και στα πρώτα δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη κατάφεραν να αποκτήσουν μάζες εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από εκείνη του Ήλιου. Ωστόσο, από την εποχή που οι αστρονόμοι αποκαλούν «κοσμικό μεσημέρι» – όταν το σύμπαν είχε ηλικία μικρότερη από το ένα τέταρτο της σημερινής – ο ρυθμός ανάπτυξής τους επιβραδύνθηκε σημαντικά, αναφέρει το LiveScience.

Μαύρες τρύπες σε… δίαιτα

Το ερώτημα ήταν αν αυτό συνέβη επειδή σήμερα υπάρχουν λιγότερες ενεργές μαύρες τρύπες ή επειδή κάποιος εξωτερικός μηχανισμός φρενάρει την ανάπτυξή τους. Σύμφωνα με τη νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό The Astrophysical Journal, η εξήγηση φαίνεται πιο απλή: οι ίδιες οι μαύρες τρύπες καταναλώνουν υλικό πολύ πιο αργά, επειδή το διαθέσιμο ψυχρό αέριο έχει μειωθεί αισθητά.

Η κατανόηση της ανάπτυξης των μαύρων τρυπών είναι κρίσιμη για τη μελέτη της εξέλιξης των γαλαξιών, καθώς οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες και οι γαλαξίες που τις φιλοξενούν φαίνεται να εξελίσσονται παράλληλα. Το μέγεθος μιας τέτοιας μαύρης τρύπας συνδέεται στενά με τη συνολική μάζα των άστρων στον γαλαξία, αλλά και με τη δυναμική του κέντρου του, όπου τα άστρα είναι ιδιαίτερα πυκνά συγκεντρωμένα.

Τηλεσκόπια ακτίνων Χ

Για να παρακολουθήσουν πώς μεταβλήθηκε ο ρυθμός ανάπτυξης των μαύρων τρυπών σε όλη τη διάρκεια της κοσμικής ιστορίας, οι ερευνητές αξιοποίησαν δεδομένα από εννέα εξωγαλαξιακές έρευνες, οργανωμένες σε μια δομή που περιγράφεται ως «γαμήλια τούρτα»: από επιφανειακές έρευνες σε μεγάλες και σχετικά κοντινές περιοχές του ουρανού έως εξαιρετικά βαθιές παρατηρήσεις σε μικρότερα πεδία. Τα δεδομένα προήλθαν από κορυφαία διαστημικά τηλεσκόπια ακτίνων Χ, όπως το Chandra της NASA, το XMM-Newton του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) και το eROSITA.

Οι ακτίνες Χ θεωρούνται από τα καλύτερα εργαλεία για τη μελέτη της ανάπτυξης των μαύρων τρυπών, επειδή παράγονται συστηματικά από τις ενεργές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, ξεχωρίζουν καθαρά από το φως των άστρων και μπορούν να διαπεράσουν καλύτερα το αέριο και τη σκόνη που συχνά κρύβουν αυτές τις περιοχές.

Ανάλυση 1,3 εκατ. γαλαξιών

Συνολικά, οι επιστήμονες ανέλυσαν παρατηρήσεις 1,3 εκατομμυρίων γαλαξιών και περίπου 8.000 ενεργών υπερμεγέθων μαύρων τρυπών που εξέπεμπαν ακτίνες Χ. Εξέτασαν τρία βασικά ενδεχόμενα: αν οι σύγχρονες μαύρες τρύπες καταναλώνουν λιγότερη ύλη, αν είναι μικρότερες από τις αρχαίες προγόνους τους ή αν υπάρχουν απλώς λιγότερες ενεργές περιπτώσεις.

Το συμπέρασμα ήταν ότι ο βασικός λόγος της επιβράδυνσης είναι η μείωση της ποσότητας ψυχρού αερίου από την εποχή του κοσμικού μεσημεριού, περίπου πριν από 10 δισεκατομμύρια χρόνια.

«Η καλύτερη εκτίμησή μας είναι ότι έχει μειωθεί κατά 22 φορές», δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Νιλ Μπραντ, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο της Πενσιλβάνια.

Η μελέτη δεν λύνει το μυστήριο του γιατί οι μαύρες τρύπες στο πολύ πρώιμο σύμπαν μεγάλωσαν τόσο γρήγορα, όμως προσφέρει την πληρέστερη μέχρι σήμερα εικόνα για το μεγαλύτερο μέρος της κοσμικής ιστορίας. Παράλληλα, ενισχύει την ιδέα ότι η εποχή της αλματώδους ανάπτυξης των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών ανήκει πλέον στο παρελθόν. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι δεν αναμένονται πολλές νέες περιπτώσεις σημαντικής ανάπτυξης στο μέλλον και ότι ο πληθυσμός αυτών των κοσμικών γιγάντων είχε ουσιαστικά σταθεροποιηθεί ήδη πριν από περίπου 7 δισεκατομμύρια χρόνια.