Οι αστρονόμοι παρατήρησαν ένα τεράστιο ζεύγος από πίδακες που απελευθερώνονται από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα σε απόσταση 7,5 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη.

Η μεγαδομή εκτείνεται σε μήκος 23 εκατομμυρίων ετών φωτός, καθιστώντας αυτούς τους πίδακες μαύρης τρύπας τους μεγαλύτερους που έχουν παρατηρηθεί ποτέ, σύμφωνα με τη νέα έρευνα.

Οι μαύρες τρύπες θεωρούνται οι σκουπιδοφάγοι του σύμπαντος, που καταβροχθίζουν σχεδόν οτιδήποτε πλησιάζει κοντά τους. Όμως, ένα μέρος του υλικού εκτινάσσεται πριν πέσει ένα αντικείμενο, σχηματίζοντας έναν πίδακα σε κάθε πλευρά της μαύρης τρύπας, δήλωσε ο Martijn Oei, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια και επικεφαλής συγγραφέας της νέας μελέτης που περιγράφει την ανακάλυψη.

Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στις 18 Σεπτεμβρίου στο περιοδικό Nature.

Οι πίδακες μαύρης τρύπας μπορούν να επιταχύνουν την ακτινοβολία και τα σωματίδια κοντά στην ταχύτητα του φωτός, με αποτέλεσμα να λάμπουν σε μήκη κύματος ορατά στα ραδιοτηλεσκόπια. Μια τέτοια λάμψη τράβηξε την προσοχή των αστρονόμων που βρίσκονται πίσω από τη νέα μελέτη, ενώ εξέταζαν τον ουρανό χρησιμοποιώντας το ευρωπαϊκό ραδιοτηλεσκόπιο LOFAR, ή LOw Frequency ARray, το 2018.

Οι πρόσφατα περιγραφόμενοι πίδακες έχουν ισχύ που ισοδυναμεί με αυτή τρισεκατομμυρίων ήλιων και είναι τόσο τεράστιοι που οι ερευνητές έδωσαν στη μεγαδομή το όνομα Πορφυρίων από έναν γίγαντα της ελληνικής μυθολογίας.

Η ανακάλυψη αναγκάζει τους αστρονόμους να επανεξετάσουν την κατανόησή τους για το πόσο ογκώδεις μπορούν να είναι οι πίδακες των μαύρων τρυπών, καθώς και για το πώς αυτά τα γιγάντια χαρακτηριστικά μπορούν να επηρεάσουν το περιβάλλον τους και τη δομή του σύμπαντος.

«Αυτό το ζεύγος δεν έχει μόνο το μέγεθος ενός ηλιακού συστήματος ή ενός Γαλαξία μας- μιλάμε για 140 διαμέτρους Γαλαξία συνολικά», δήλωσε ο Oei. «Ο Γαλαξίας μας θα ήταν μια μικρή κουκκίδα σε αυτές τις δύο γιγάντιες εκρήξεις».

Αναζητώντας τον κοσμικό ιστό

Αρχικά, οι ερευνητές έψαχναν για κάτι άλλο χρησιμοποιώντας το LOFAR: Τα αραχνοΰφαντα νήματα του κοσμικού ιστού.

Ο κοσμικός ιστός είναι η μεγάλης κλίμακας δομή του σύμπαντος, ένα δίκτυο ύλης που διαπερνά όλο το χώρο μεταξύ των γαλαξιών, δήλωσε ο Oei.

Όμως, ενώ αναζητούσε να παρατηρήσει τον κοσμικό ιστό, η ομάδα ανακάλυψε μεγάλους πίδακες που προέρχονταν από γαλαξίες. Συνολικά, η ομάδα εντόπισε 10.000 νέα ζεύγη αεριωθούμενων μαύρων τρυπών. Μια εργασία που περιγράφει τα ζεύγη έχει γίνει δεκτή για δημοσίευση σε ένα άλλο περιοδικό, το Astronomy & Astrophysics.

«Όταν ανακαλύψαμε για πρώτη φορά τους γιγάντιους πίδακες, μείναμε αρκετά έκπληκτοι», δήλωσε ο Oei. «Δεν είχαμε ιδέα ότι υπήρχαν τόσοι πολλοί».

Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες βρίσκονται στα κέντρα των μεγάλων γαλαξιών. Οι παρατηρήσεις της ομάδας τόνισαν ότι ένας αυξανόμενος αριθμός γαλαξιών έχει πίδακες μαύρων τρυπών που φτάνουν πολύ πέρα από τα όριά τους, δήλωσε ο Oei.

Ένας ερευνητής από διαφορετικό πεδίο, ο συν-συγγραφέας της μελέτης Aivin Gast, εντόπισε πρώτος το πιο ογκώδες ζεύγος πιδάκων.

Εκείνη την εποχή, ο Gast ήταν προπτυχιακός φοιτητής και σπούδαζε κλασική αρχαιολογία και αρχαία ιστορία στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης. Αλλά λόγω της πανδημίας, η κύρια ακαδημαϊκή του εργασία είχε ανασταλεί, οπότε προσφέρθηκε να βοηθήσει τον Oei με μια οπτική επιθεώρηση των ραδιοεικόνων που κατέγραψε το LOFAR.

«Μετά την εύρεση του Πορφυρίωνα, ήμασταν και οι δύο πολύ ενθουσιασμένοι, και αφού το συζητήσαμε, ένιωσα τη συγκίνηση του να βλέπω και να συν-ανακαλύπτω κάτι ξεχωριστό που κανείς δεν είχε εκτιμήσει πριν», δήλωσε ο Oei μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου.

Μόλις η ομάδα επιβεβαίωσε τον γαλαξία από τον οποίο προήλθαν οι πίδακες, «ο Aivin αξιοποίησε το κλασσικό του υπόβαθρο και πρότεινε να δώσουμε στο σύστημα το όμορφο όνομα Πορφυρίων, το οποίο τώρα φέρει», πρόσθεσε ο Oei.

Πριν από τις παρατηρήσεις του LOFAR, τα μεγάλα συστήματα πιδάκων θεωρούνταν σπάνια και αναμενόταν να είναι μικρότερα σε μέγεθος. Πριν από τον εντοπισμό του Πορφυρίωνα, το μεγαλύτερο επιβεβαιωμένο σύστημα πίδακα μαύρης τρύπας ήταν ο Αλκυονέας.

Η ίδια ομάδα βρήκε το 2022 τον Αλκυονέα, που πήρε επίσης το όνομά του από έναν γίγαντα της ελληνικής μυθολογίας, και αυτό το σύστημα πίδακα ισοδυναμεί με περίπου 100 γαλαξίων.

Ο Γαλαξίας μας υπολογίζεται ότι έχει διάμετρο 100.000 έτη φωτός. Ένα έτος φωτός είναι η απόσταση που διανύει το φως σε ένα έτος, δηλαδή 9,46 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα.

Όμως οι συγγραφείς της μελέτης υιοθέτησαν μια ευρύτερη προσέγγιση και θεώρησαν ότι ο Γαλαξίας μας έχει διάμετρο 163.078 έτη φωτός για να συνυπολογίσουν όλα τα αστέρια και την αόρατη ύλη εντός του γαλαξία, δήλωσε ο Oei.

Έτσι, αποφάσισαν ότι ο Πορφυρίων ισοδυναμεί με 140 διαμέτρους του Γαλαξία μας.

Τώρα, οι συγγραφείς δήλωσαν ότι πιστεύουν ότι είναι δυνατόν να βρεθούν πίδακες μεγαλύτεροι από τον Πορφυρίωνα, καθώς βελτιώνεται η τεχνολογία των ραδιοτηλεσκοπίων.

Αναζητώντας μια γαλαξιακή προέλευση

Για να αποκαλύψει περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με την προέλευση των πιδάκων, η ομάδα διεξήγαγε περαιτέρω παρατηρήσεις χρησιμοποιώντας το Giant Metrewave Radio Telescope στην Ινδία και το W.M. Keck Observatory στη Χαβάη. Οι παρατηρήσεις υπέδειξαν έναν μακρινό γαλαξία περίπου 10 φορές μεγαλύτερης μάζας από τον Γαλαξία μας.

Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν από το παρατηρητήριο Keck αποκάλυψαν επίσης ότι οι δομές προέρχονταν από μια ενεργή μαύρη τρύπα με ενεργό τρόπο ακτινοβολίας, και όχι από τον τύπο που είναι γνωστό ότι παράγει μεγαλύτερους πίδακες, γεγονός που εξέπληξε τους ερευνητές.

Καθώς οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες γίνονται ενεργές, η βαρυτική τους δύναμη θερμαίνει το περιβάλλον υλικό, το οποίο απελευθερώνει ενέργεια με τη μορφή ακτινοβολίας ή πιδάκων. Σύμφωνα με τους ερευνητές, οι μαύρες τρύπες που λειτουργούν με ακτινοβολία είναι πιο συχνές στο μακρινό σύμπαν, ενώ οι μαύρες τρύπες που λειτουργούν με πίδακες είναι πιο συχνές στο κοντινό σύμπαν.

«Η μελέτη μας υποδηλώνει ότι οι ενεργές μαύρες τρύπες με τρόπο λειτουργίας ακτινοβολίας μπορεί να είναι εξίσου ικανές να παράγουν γιγάντιους πίδακες όπως οι ενεργές μαύρες τρύπες με τρόπο λειτουργίας αεριωθούμενου στο κοντινό σύμπαν», δήλωσε ο Oei.

«Μαθαίνουμε ότι οι γιγάντιοι πίδακες μπορεί να είναι ένα πανάρχαιο φαινόμενο: Τώρα γνωρίζουμε ότι υπήρχαν για το μεγαλύτερο μέρος της ζωής του σύμπαντος. Η έρευνά μας με το LOFAR κάλυψε μόνο το 15 τοις εκατό του ουρανού. Και οι περισσότεροι από αυτούς τους γιγάντιους πίδακες είναι πιθανότατα δύσκολο να εντοπιστούν, οπότε πιστεύουμε ότι υπάρχουν πολλά περισσότερα από αυτά τα μεγαθήρια εκεί έξω».

Η κατανόηση του χρόνου ύπαρξης των πιδάκων γιγάντιων μαύρων τρυπών κατά τη διάρκεια των 13,8 δισεκατομμυρίων ετών του σύμπαντος θα μπορούσε να βοηθήσει τους αστρονόμους να ανακαλύψουν πώς οι πίδακες έχουν επηρεάσει το περιβάλλον τους.

Δύο μεγάλα ερωτήματα που αντιμετωπίζουν οι αστρονόμοι είναι πώς το σύμπαν μαγνητίστηκε και πώς δημιουργήθηκαν οι δομές μεγάλης κλίμακας του κοσμικού ιστού που βρίσκονται ανάμεσα στους γαλαξίες. Οι μαζικοί πίδακες των μαύρων τρυπών θα μπορούσαν να βοηθήσουν να απαντηθούν και τα δύο.

Εάν διατηρηθούν για εκατομμύρια χρόνια, οι ισχυροί πίδακες μαύρων τρυπών μπορούν να επηρεάσουν τη ροή της ύλης στον διαγαλαξιακό χώρο απελευθερώνοντας φορτισμένα σωματίδια και μαγνητικά πεδία μέσα στο διάστημα, σύμφωνα με τους συγγραφείς της μελέτης.

«Κάθε φορά που οι πίδακες φτάνουν στον διαγαλαξιακό χώρο, τότε πιστεύουμε ότι έχουν μεγάλη επίδραση στη θέρμανση του (χώρου) μεταξύ των γαλαξιών και στον μαγνητισμό του», δήλωσε ο Oei. «Μία από τις απροσδόκητες διαπιστώσεις της εύρεσης αυτού του γιγαντιαίου συστήματος πίδακα είναι ότι οι πίδακες των μαύρων τρυπών μπορούν να φτάσουν στην κλίμακα του κοσμικού ιστού. Είναι τόσο μεγάλοι που μπορούν να φτάσουν, καταρχήν, παντού».

Η έρευνα της ομάδας δείχνει ότι ο Πορφυρίων ήταν σε θέση να θερμάνει το περιβάλλον του στο διαγαλαξιακό διάστημα κατά περίπου 1 εκατομμύριο βαθμούς.

«Αν αυτή η θέρμανση συνέβη αρκετά νωρίς στον κοσμικό χρόνο», δήλωσε ο Oei, «μπορεί να επιβράδυνε τον σχηματισμό των γαλαξιών, οι οποίοι απαιτούν σχετικά ψυχρό διαγαλαξιακό πλάσμα ή αέριο για να καταρρεύσουν και να σχηματιστούν».

Μια νέα αναζήτηση κοσμικών απαντήσεων

Η ομάδα συνεχίζει να διερευνά πώς οι πίδακες των μαύρων οπών μπορούν να επεκταθούν τόσο πολύ πέρα από τον γαλαξία-ξενιστή τους χωρίς να γίνουν ασταθείς.

«Η εργασία του Martijn μας έδειξε ότι δεν υπάρχει κάτι ιδιαίτερα ξεχωριστό στα περιβάλλοντα αυτών των γιγάντιων πηγών που τις κάνει να φτάνουν σε αυτά τα μεγάλα μεγέθη», δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Martin Hardcastle, καθηγητής αστροφυσικής στο Πανεπιστήμιο του Hertfordshire στην Αγγλία.

Η μελέτη αποκαλύπτει μια συναρπαστική ανακάλυψη, ένα «απολιθωμένο αρχείο» της δραστηριότητας των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών που μπορεί να δείξει πώς οι πίδακες και η μαύρη τρύπα εξελίχθηκαν με την πάροδο του χρόνου, δήλωσε ο Sasha Tchekhovskoy, αναπληρωτής καθηγητής στο τμήμα φυσικής και αστρονομίας του Πανεπιστημίου Northwestern.

Διαβασε ακομα

Σε κίνδυνο η Γη; Μαύρη τρύπα 1 εκατ. φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο ξύπνησε ξαφνικά

«Η αξιοσημείωτη μακροζωία των πιδάκων μπορεί επίσης να μας βοηθήσει να ελέγξουμε τα φυσικά μοντέλα τους, ιδίως τη σταθερότητά τους μπροστά στις μεγάλες πιθανότητες να διατρήσουν με επιτυχία το δρόμο τους μέσα στο (διαγαλαξιακό διάστημα)», δήλωσε ο Tchekhovskoy, ο οποίος δεν συμμετείχε στη νέα μελέτη.

Ο Πορφυρίων μπορεί επίσης να έχει μαγνητίσει το τοπικό του περιβάλλον και ο Oei θέλει να κατανοήσει πώς οι μαζικοί πίδακες θα μπορούσαν να διαδώσουν τον μαγνητισμό μέσα στον κοσμικό ιστό. Η προέλευση του μαγνητισμού είναι καθοριστικής σημασίας επειδή μαγνητικά πεδία, όπως αυτό που περιβάλλει τη Γη, μπορούν να προστατεύσουν και να θωρακίσουν μια ατμόσφαιρα που συντηρεί τη ζωή.

«Ο μαγνητισμός στον πλανήτη μας επιτρέπει στη ζωή να ευδοκιμεί, γι’ αυτό θέλουμε να καταλάβουμε πώς δημιουργήθηκε», δήλωσε ο Oei. «Γνωρίζουμε ότι ο μαγνητισμός διαπερνά τον κοσμικό ιστό, στη συνέχεια παίρνει το δρόμο του στους γαλαξίες και τα αστέρια και τελικά στους πλανήτες, αλλά το ερώτημα είναι: Από πού ξεκινάει;». Αυτοί οι γιγάντιοι πίδακες έχουν εξαπλώσει τον μαγνητισμό μέσα στο σύμπαν;».

Με πληροφορίες από CNN