23/5/21

Διπλά κβάζαρ σε συγκρουόμενους γαλαξίες

 

του Αλέξη Δεληβοριά, Διδάκτορα Φυσικής

Εντοπίστηκαν δύο ζεύγη μακρινών κβάζαρ, η ακτινοβολία των οποίων ταξίδευε επί 10 δισ. χρόνια μέχρι να ανιχνευθεί από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Δεδομένου ότι είναι χίλιες φορές πιο πιθανό να ανακαλυφθεί ένα μονό από ένα διπλό κβάζαρ, η ανακάλυψη των δύο διπλών κβάζαρ στην ίδια έρευνα είναι σαν να έχουμε όντως βρει βελόνα στ’ άχυρα, όπως δήλωσε χαρακτηριστικά ο Yue Shen από το Πανεπιστήμιο Illinois at Urbana-Champaign, ένας από τους συγγραφείς της σχετικής μελέτης.

Τα κβάζαρ είναι υπερφωτεινά «αντικείμενα» στα πέρατα του Σύμπαντος, τα οποία εκλύουν τεράστια ποσά ενέργειας, από περιοχές που συνήθως δεν υπερβαίνουν σε μέγεθος την διάμετρο του Ηλιακού μας συστήματος, ενώ εντοπίζονται σε γαλαξιακούς πυρήνες και ενεργοποιούνται από τις κολοσσιαίες μαύρες τρύπες που βρίσκονται στο εσωτερικό τους. Καθώς, δηλαδή, η μαύρη τρύπα έλκει με το βαρυτικό της πεδίο τα αέρια και την σκόνη που την περιβάλλει, σχηματίζει γύρω της έναν περιστρεφόμενο δίσκο αερίων και σκόνης, γνωστό ως δίσκο προσαύξησης. Τα υλικά του δίσκου στροβιλίζονται με όλο και μεγαλύτερη ταχύτητα, όλο και πλησιέστερα προς τον ορίζοντα γεγονότων της και, καθώς υπερθερμαίνονται σε εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, εκλύουν ακτινοβολία σε ολόκληρο το εύρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Η εκτυφλωτική τους φωτεινότατα, μάλιστα, είναι κατά πολύ μεγαλύτερη από αυτήν που αντιστοιχεί στα άστρα τα οποία εμπεριέχει ένας «κοινός» κατά τα άλλα γαλαξίας.

Σύμφωνα με τη νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε την 1η Απριλίου στο επιστημονικό περιοδικό Nature Astronomy, τα επιμέρους κβάζαρ του κάθε ζεύγους απέχουν μεταξύ τους μόλις 10.000 έτη φωτός. Οι ερευνητές θεωρούν ότι η μικρή αυτή απόσταση μεταξύ των κβάζαρ του κάθε ζεύγους οφείλεται στο γεγονός ότι βρίσκονται στους πυρήνες γαλαξιών, οι οποίοι συγχωνεύονται μεταξύ τους.

Όταν δύο γαλαξίες συγκρούονται, οι σπειροειδείς δομές τους στρεβλώνονται. Παράλληλα διοχετεύονται όλο και περισσότερα υλικά προς τους δίσκους προσαύξησης των γιγάντιων μαύρων τρυπών που φιλοξενούν στους πυρήνες τους, τροφοδοτώντας έτσι τα κβάζαρ τους. Με την πάροδο, όμως, του χρόνου, η ισχυρή τους ακτινοβολία, ενεργοποιεί γαλαξιακούς ανέμους που απομακρύνουν μεγάλες ποσότητες αερίων από τους συγχωνευόμενους γαλαξίες, «φρενάροντας» έτσι τα επεισόδια αστρογένεσης που «πυροδοτήθηκαν» από την σύγκρουσή τους.

Σε αντίθεση, μάλιστα, με την καθημερινή μας εμπειρία, η σύγκρουση δύο γαλαξιών δεν είναι «στιγμιαία», όπως είναι για παράδειγμα η σύγκρουση μεταξύ δύο αυτοκινήτων. Αντιθέτως, από την πρώτη «στενή επαφή» μεταξύ των δύο γαλαξιών μέχρι την τελική τους συγχώνευση σε έναν γιγάντιο ελλειπτικό γαλαξία μεσολαβούν αρκετές δεκάδες εκατ. χρόνια, ώσπου εντέλει οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες τους συγχωνεύονται κι αυτές σε μία ακόμη μεγαλύτερη. Αυτή, μάλιστα, αναμένεται να είναι και η τελική «μοίρα» του δικού μας Γαλαξία, ο οποίος σε λίγα δισ. χρόνια θα συγχωνευθεί με τον γαλαξία της Ανδρομέδας, τον πλησιέστερο σε μας γιγάντιο σπειροειδή γαλαξία.

Μέχρι στιγμής έχουν ανακαλυφθεί περισσότερα από 100 διπλά κβάζαρ σε γαλαξίες που βρίσκονται σε διαφορετικά στάδια συγχώνευσης. Κανένα τους ωστόσο δεν βρίσκεται τόσο μακριά στον χώρο και τόσο πίσω στον χρόνο όσο τα δύο αυτά ζεύγη, τα οποία απεικονίστηκαν όπως ήταν περίπου 10 δισ. χρόνια πριν, σε μια εποχή όπου τα κβάζαρ στο πρώιμο Σύμπαν ήταν πολυπληθέστερα από ποτέ άλλοτε. Συγκριτικά, το πλησιέστερο σε μας κβάζαρ βρίσκεται περίπου 600 εκατ. έτη φωτός μακριά, που σημαίνει ότι δεν υπάρχουν κβάζαρ στο τοπικό μας Σύμπαν σήμερα, καθώς το τελευταίο από αυτά «εξαφανίστηκε» πριν από περίπου 600 εκατ. χρόνια. Δεδομένου, ωστόσο, του φυσικού μηχανισμού που τα ενεργοποιεί, το πιθανότερο σενάριο της εξαφάνισής τους είναι ότι απλά «ξέμειναν από καύσιμα»! Οι μαύρες τρύπες τους, δηλαδή, «καταβρόχθισαν» μεγάλο μέρος από τα αέρια και την σκόνη του δίσκου προσαύξησης, ενώ η πίεση της ακτινοβολίας τους συνέβαλε στην απομάκρυνση όσων είχαν περισσέψει, γι’ αυτό και σταδιακά τα κβάζαρ «έσβησαν». Αυτό, όμως, δεν σημαίνει ότι η δημιουργία νέων κβάζαρ είναι απαγορευτική. Για παράδειγμα, με το πέρας της συγχώνευσης του Γαλαξία μας με τον γαλαξία της Ανδρομέδας εικάζεται ότι θα σχηματιστεί είτε ένας ενεργός γαλαξιακός πυρήνας είτε ένα κβάζαρ.

Η ανακάλυψη των τεσσάρων αυτών κβάζαρ θα συμβάλει ακόμη πιο πολύ στην διεύρυνση των επιστημονικών μας γνώσεων για την εξέλιξη των δομών μεγάλης κλίμακας μέσα από την συγχώνευση μικρότερων γαλαξιών, ενώ θα βοηθήσει τους επιστήμονες να διερευνήσουν περαιτέρω την «συνεξέλιξη» των γαλαξιών και των γαλαξιακών μαύρων τρυπών με τον χρόνο.

Αν και οι ερευνητές της σχετικής μελέτης είναι πεπεισμένοι για τα αποτελέσματά της, αναγνωρίζουν ότι υπάρχει μία μικρή πιθανότητα οι απεικονίσεις αυτές του Hubble να μην αντιστοιχούν σε διπλά κβάζαρ, αλλά σε διπλές εικόνες του ίδιου κβάζαρ, μία «ψευδαίσθηση» η οποία προκαλείται από το φαινόμενο της βαρυτικής εστίασης. Από τον διαχωρισμό, δηλαδή, και την μεγέθυνση της ακτινοβολίας ενός μόνο κβάζαρ σε δύο κατοπτρικές του εικόνες, εξαιτίας της βαρύτητας ενός γιγάντιου γαλαξία που παρεμβάλλεται ανάμεσα στον γαλαξία που το φιλοξενεί και στο τηλεσκόπιο. Όπως, ωστόσο, αναφέρουν και οι ίδιοι, το σενάριο αυτό είναι εξαιρετικά απίθανο, διότι το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble δεν ανίχνευσε κάποιον γαλαξία «προσκηνίου» κοντά στα δύο ζεύγη κβάζαρ.

Στην υλοποίηση της μελέτης αυτής συνέβαλαν, εκτός από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, το διαστημικό τηλεσκόπιο Gaia και τα επίγεια τηλεσκόπια του Sloan Digital Sky Survey.

ΠηγήHubble Spots Double Quasars in Merging Galaxies | NASA

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου