Καλλιτεχνική απεικόνιση ενός Κβάζαρ. Μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα δεσπόζει στο κέντρο, και η βαρυτική ενέργεια του υλικού που συσσωρεύεται σε αυτήν απελευθερώνεται ως φως. Η εικόνα είναι προσφορά του Yoshiki Matsuoka
Αστρονόμοι από την Ιαπωνία, την Ταϊβάν και το Πανεπιστήμιο του Princeton ανακάλυψαν 83 Κβάζαρ να τροφοδοτούνται από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στο μακρινό Σύμπαν, από την εποχή εκείνη που η ηλικία του ήταν λιγότερο από το 10% της σημερινής του.
"Είναι αξιοσημείωτο ότι τέτοια τεράστια πυκνά αντικείμενα μπορούσαν να διαμορφωθούν τόσο σύντομα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη", δήλωσε ο Michael Strauss, καθηγητής αστροφυσικών επιστημών στο Πανεπιστήμιο του Princeton, ένας από τους συν-συγγραφείς της μελέτης. "Η κατανόηση του πώς σχηματίζονται οι μαύρες τρύπες στο πρώιμο σύμπαν και πόσο είναι συνηθισμένες, είναι μια πρόκληση για τα κοσμολογικά μας μοντέλα".
Το εύρημα αυτό αυξάνει σημαντικά τον αριθμό των μελανών οπών που είναι γνωστές εκείνη την εποχή, και αποκαλύπτει για πρώτη φορά, πόσο συνηθισμένες είναι στην πρώιμη ιστορία του Σύμπαντος. Επιπλέον, παρέχει νέα στοιχεία για την επίδραση των μελανών οπών στη φυσική κατάσταση του αερίου στον πρώιμο Σύμπαν κατά τα πρώτα δισεκατομμύρια χρόνια της δημιουργίας του. Η έρευνα εμφανίζεται σε μια σειρά από πέντε δημοσιεύσεις οι οποίες δημοσιεύονται στο περιοδικό The Astrophysical Journal και στις Εκδόσεις του Αστρονομικού Παρατηρητηρίου της Ιαπωνίας (Astronomical Observatory of Japan).
Φως από ένα από τα πιο μακρινά, γνωστά Κβάζαρ, το οποίο τρέφεται από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα η οποία βρίσκεται 13,05 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη. Η εικόνα λήφθηκε από τη φωτογραφική μηχανή Hyper Suprime-Cam (HSC) τοποθετημένη στο τηλεσκόπιο Subaru. Τα άλλα αντικείμενα στο πεδίο είναι ως επί το πλείστον αστέρια στον Γαλαξία μας ή στους γαλαξίες κατά μήκος της γραμμής θέασης. Εικόνα: ευγενική προσφορά του Εθνικού Αστρονομικού Παρατηρητηρίου της Ιαπωνίας
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, που βρίσκονται στα κέντρα των γαλαξιών, μπορεί να είναι εκατομμύρια ή ακόμη και δισεκατομμύρια φορές πιο μαζικές από τον Ήλιο. Ενώ σήμερα επικρατούν, είναι ασαφές πότε σχηματίστηκαν για πρώτη φορά, και πόσες υπήρχαν στο μακρινό πρώιμο Σύμπαν. Μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα γίνεται ορατή όταν συσσωρεύεται αέριο επάνω της, προκαλώντας την να λάμψει ως "Κβάζαρ". Οι προηγούμενες μελέτες ήταν ευαίσθητες μόνο στα πολύ σπάνια, και πιο φωτεινά Κβάζαρ και συνεπώς στις πιο ογκώδεις μαύρες τρύπες. Οι νέες ανακαλύψεις διερευνούν τον πληθυσμό των πιο αμυδρών από πλευράς φωτεινότητας Κβάζαρ, τα οποία τροφοδοτούνται από μαύρες τρύπες με μάζες συγκρίσιμες με τις περισσότερες μαύρες τρύπες που παρατηρούνται στο σημερινό Σύμπαν.
Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε στοιχεία που ελήφθησαν με ένα πρωτοποριακό όργανο. Την φωτογραφική μηχανή "Hyper Suprime-Cam" (HSC), τοποθετημένη στο τηλεσκόπιο Subaru του Εθνικού Αστρονομικού Παρατηρητηρίου της Ιαπωνίας, το οποίο βρίσκεται στην κορυφή του όρους Maunakea στη Χαβάη. Η HSC έχει ένα γιγαντιαίο οπτικό πεδίο - 1,5 μοίρες ή 3 φορές την περιοχή που καλύπτει φαινομενικά η Πανσέληνος - τοποθετημένη σε ένα από τα μεγαλύτερα τηλεσκόπια στον κόσμο. Η ομάδα του HSC εποπτεύει τον ουρανό κατά τη διάρκεια των 300 νυχτερινών ωρών του τηλεσκοπίου, οι οποίες κατανέμονται σε πέντε χρόνια.
Τα 100 κβάζαρ που εντοπίστηκαν από τα δεδομένα της HSC. Οι επάνω επτά σειρές δείχνουν τα 83 νεοανακαλυφθέντα Κβάζαρ ενώ οι δύο κάτω αντιπροσωπεύουν 17 παλαιότερα γνωστά Κβάζαρ στην περιοχή έρευνας. Εμφανίζονται εξαιρετικά κόκκινα λόγω της διαστολής του Σύμπαντος (Ερυθρομετατοπίζονται) και της απορρόφησης του φωτός στο διαγαλαξιακό χώρο. Όλες οι εικόνες λήφθηκαν από την HSC. Εικόνα: ευγενική προσφορά του Εθνικού Αστρονομικού Παρατηρητηρίου της Ιαπωνίας
Το δείγμα των Κβάζαρ σε αυτή τη μελέτη είναι περίπου 13 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη, με άλλα λόγια, τα βλέπουμε όπως υπήρχαν πριν από 13 δισεκατομμύρια χρόνια. Καθώς η Μεγάλη Έκρηξη έλαβε χώρα πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, κοιτάμε αποτελεσματικά πίσω στο χρόνο, βλέποντας αυτά τα Κβάζαρ και τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, καθώς εμφανίστηκαν μόλις 800 εκατομμύρια χρόνια μετά τη δημιουργία του (γνωστού) Σύμπαντος.
Είναι ευρέως αποδεκτό ότι το Υδρογόνο στο Σύμπαν ήταν κάποτε αδρανές, αλλά "επανιονίστηκε" - δηλαδή διαχωρίστηκε στα συστατικά πρωτόνια και ηλεκτρόνια - περίπου την ίδια χρονική περίοδο κατά την οποία γεννήθηκαν οι πρώτες γενιές αστέρων, γαλαξιών και υπερμεγέθων μελανών οπών, στα πρώτα εκατό εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Αυτό είναι ένα ορόσημο της κοσμικής ιστορίας, αλλά οι αστρονόμοι εξακολουθούν να μην ξέρουν τι πυροδότησε την απίστευτη ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να προκαλέσει τον Επανιονισμό. Μια συναρπαστική υπόθεση υποδηλώνει ότι υπήρχαν πολλά περισσότερα Κβάζαρ στο πρώιμο σύμπαν από ότι είχε ανιχνευθεί προηγουμένως, και ότι η ενσωματωμένη τους ακτινοβολία επαναιόνισε το Σύμπαν.
"Ωστόσο, ο αριθμός των Κβάζαρ που παρατηρήσαμε δείχνει ότι αυτό δεν συμβαίνει", εξήγησε ο Robert Lupton, Ph.D. ο οποίος είναι ανώτερος επιστήμονας έρευνας στις αστροφυσικές επιστήμες. "Ο αριθμός των Κβάζαρς που βλέπουμε είναι σημαντικά μικρότερος από τον αναγκαίο για να εξηγήσουμε την Επανιονισμό." Ο Επανιονισμός προκλήθηκε συνεπώς από μια άλλη πηγή ενέργειας, πιθανότατα από πολυάριθμους γαλαξίες οι οποίοι άρχισαν να σχηματίζονται στο νεαρό Σύμπαν.
Αν η ιστορία του Σύμπαντος από τη Μεγάλη Έκρηξη μέχρι σήμερα βρισκόταν σε ένα γήπεδο ποδοσφαίρου, η Γη και το Ηλιακό μας σύστημα δεν θα εμφανίζονταν μέχρι τη δική μας γραμμή των 30 μέτρων. Η ζωή εμφανίστηκε ακριβώς μέσα στη γραμμή 25 μέτρων, και οι δεινόσαυροι εξαφανίστηκαν στα μισά του δρόμου μεταξύ της γραμμής του 0,9 μέτρων και του τέρματος. Όλη η ανθρώπινη ιστορία, αφού οι Ανθρωπίδες (hominids) πρωτοκατέβηκαν από τα δέντρα, γίνεται μέσα σε μια ίντσα (2,54 εκατοστά)της γραμμής του τέρματος. Σε αυτό το χρονοδιάγραμμα, οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που ανακαλύφθηκαν από τον αστροφυσικό του Princeton Michael Strauss και τη διεθνή ομάδα συναδέλφων του θα εμφανιστούν πίσω από τη γραμμή των 5,5 μέτρων του σύμπαντος, πολύ λίγο μετά την ίδια την Μεγάλη Έκρηξη. Εικόνα από τον Kyle McKernan, Γραφείο Επικοινωνιών
Η παρούσα μελέτη κατέστη δυνατή από την κορυφαία ικανότητα έρευνας του τηλεσκοπίου Subaru και της φωτογραφικής του μηχανής HSC. "Τα κβάζαρ που ανακαλύψαμε θα είναι ένα ενδιαφέρον θέμα για περαιτέρω παρατηρήσεις παρακολούθησης με τις τρέχουσες και μελλοντικές εγκαταστάσεις", δήλωσε ο Yoshiki Matsuoka, πρώην μεταδιδακτορικός ερευνητής του Princeton στο Πανεπιστήμιο Ehime στην Ιαπωνία, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης. "Θα μάθουμε επίσης για το σχηματισμό και την πρόωρη εξέλιξη των υπερμεγέθων μελανών οπών, συγκρίνοντας την καταμετρημένη αριθμητική πυκνότητα και την κατανομή φωτεινότητας με προβλέψεις από θεωρητικά μοντέλα".
Βάσει των αποτελεσμάτων που έχουν επιτευχθεί μέχρι στιγμής, η ομάδα ανυπομονεί να ανακαλύψει ακόμα πιο μακρινές μαύρες τρύπες, και να ανακαλύψει πότε εμφανίστηκε η πρώτη υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο Σύμπαν.
Η συνεργασία της Φ.Μ. HSC περιλαμβάνει αστρονόμους από την Ιαπωνία, την Ταϊβάν και το Πανεπιστήμιο του Princeton. Τα όργανα και το λογισμικό της HSC αναπτύχθηκαν από το Εθνικό Αστρονομικό Παρατηρητήριο της Ιαπωνίας (NAOJ), το Ινστιτούτο Kavli για τη Φυσική και τα Μαθηματικά του Σύμπαντος (Kavli IPMU), το Πανεπιστήμιο του Τόκιο, τον Οργανισμό Έρευνας για τον Επιταχυντή Υψηλών Ενεργειών (KEK), την Ακαδημία Sinica Ινστιτούτο Αστρονομίας και Αστροφυσικής στην Ταϊβάν (ASIAA), και το Πανεπιστήμιο του Princeton. Στη χρηματοδότηση συνεισέφερε το πρόγραμμα FIRST από το Ιαπωνικό Γραφείο του Υπουργικού Συμβουλίου, το Υπουργείο Παιδείας, Πολιτισμού, Αθλητισμού, Επιστήμης και Τεχνολογίας (MEXT), η Ιαπωνική Εταιρεία Προώθησης της Επιστήμης (JSPS), η Ιαπωνική Υπηρεσία Επιστήμης και Τεχνολογίας (JST) το Ίδρυμα Toray Science Foundation, το NAOJ, το Kavli IPMU, το KEK, η ASIAA και το Πανεπιστήμιο του Πρίνστον.
Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης δημοσιεύονται στα ακόλουθα πέντε papers:
- Discovery of the First Low-luminosity Quasar at z > 7”, by Yoshiki Matsuoka, Masafusa Onoue, Nobunari Kashikawa, Michael A Strauss, Kazushi Iwasawa, Chien-Hsiu Lee, Masatoshi Imanishi, Tohru Nagao and 40 co-authors, including Princeton astrophysicists James Bosch, James Gunn, Robert Lupton and Paul Price, appeared in the Feb. 6 issue of The Astrophysical Journal Letters, 872 (2019), 2 (DOI:10.3847/2041-8213/ab0216).
- “Subaru High-z Exploration of Low-luminosity Quasars (SHELLQs). V. Quasar Luminosity Function and Contribution to Cosmic Reionization at z = 6,” appeared in the Dec. 20 issue of The Astrophysical Journal, 869 (2018), 150 (DOI: 10.3847/1538-4357/aaee7a).
- Subaru High-z Exploration of Low-luminosity Quasars (SHELLQs). IV. Discovery of 41 Quasars and Luminous Galaxies at 5.7 ≤ z ≤ 6.9,” was published July 3, 2018 in The Astrophysical Journal Supplement Series, 237 (2018), 5 (DOI: 10.3847/1538-4365/aac724).
- “Subaru High-z Exploration of Low-Luminosity Quasars (SHELLQs). II. Discovery of 32 quasars and luminous galaxies at 5.7 < z ≤ 6.8,” was published July 5, 2017 in Publications of the Astronomical Society of Japan, 70 (2018), S35 (DOI: 10.1093/pasj/psx046).
- “Subaru High-z Exploration of Low-luminosity Quasars (SHELLQs). I. Discovery of 15 Quasars and Bright Galaxies at 5.7 < z < 6.9”, was published Aug. 25, 2016 in The Astrophysical Journal, 828 (2016), 26 (DOI: 10.3847/0004-637X/828/1/26).
Από την LIZ FULLER-WRIGHT, PRINCETON UNIVERSITY
……………….*………………..
Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο
Facebook:
Και στο blog: Αστρονομία και Επιστήμη
Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα
μπλε ή κόκκινα γράμματα)
Απόδοση στα Ελληνικά : Δημήτρης Γκίκας.
Για διορθώσεις
μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε
μας: gikasd63@hotmail.com η αφήστε μήνυμα inbox στη
Σελίδα:
Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια δική σας
εργασία, άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα
αυτά συνοδευόμενα απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την
σχετική έντυπη άδεια σας για δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη
διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com . Η δημοσίευση είναι εντελώς
δωρεάν.
Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη στο πρότυπο κείμενο η
ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την συναίνεση του
αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την πηγή του
άρθρου.
Το κείμενο υπόκειται σε επικαιροποίηση αν υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις
ή νέα στοιχεία που αφορούν το θέμα του άρθρου.
Για την ομάδα : @Aratosastronomy
