Η σκοτεινή ύλη καθορίζει την ανάπτυξη τεράστιων μαύρων οπών

Η σκοτεινή ύλη καθορίζει την ανάπτυξη τεράστιων μαύρων οπών

28 Φεβρουαρίου 2015

Κάθε τεράστιος γαλαξίας έχει μια μαύρη τρύπα στο κέντρο του, και όσο πιο πυκνός ο γαλαξίας, τόσο μεγαλύτερη η μαύρη τρύπα του. Αλλά γιατί αυτά τα δύο σχετίζονται; Εκτός των άλλων, η μαύρη τρύπα είναι εκατομμύρια φορές μικρότερη και λιγότερο ογκώδες από το σπίτι της δηλαδή τον γαλαξία.

Μια νέα μελέτη από συλλογές αστέρων σχήματος μπάλας ποδοσφαίρου, που ονομάζονται ελλειπτικοί γαλαξίες, παρέχει νέες γνώσεις σχετικά με τη σχέση μεταξύ ενός γαλαξία και της μαύρης τρύπας. Διαπιστώνεται ότι το αόρατο χέρι της σκοτεινής ύλης επηρεάζει κάπως την ανάπτυξη της μαύρης τρύπας.

“Φαίνεται να υπάρχει μια μυστηριώδη σχέση ανάμεσα στο ποσό της σκοτεινής ύλης που κατέχει ένας γαλαξίας και το μέγεθος της κεντρικής μαύρης τρύπας του, ακόμη και αν οι δύο λειτουργούν σε πολύ διαφορετικές κλίμακες”, δήλωσε ο Άκος Μπόγκνταν (Akos Bogdan) του κέντρου αστροφυσικής του Harvard-Smithsonian (CFA ) στο Κέιμπριτζ της Μασαχουσέτης.

Προηγούμενες παρατηρήσεις είχαν βρει μια σχέση μεταξύ της μάζας της κεντρικής μαύρης τρύπας και τη συνολική μάζα των άστρων στους ελλειπτικούς γαλαξίες. Ωστόσο, πιο πρόσφατες μελέτες έχουν προτείνει ένα στενό συσχετισμό μεταξύ των μαζών της μαύρης τρύπας και την Άλω σκοτεινής ύλης του γαλαξία. Δεν ήταν σαφές ποια σχέση είναι η επικρατέστερη.

Στο σύμπαν μας, η σκοτεινή ύλη είναι πολύ μεγαλύτερη από την κανονική ύλη – δηλαδή τα καθημερινά πράγματα που βλέπουμε γύρω μας – με συντελεστή 6 προς 1. γνωρίζουμε την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης μόνο από τα βαρυτικά αποτελέσματά της. Είναι αυτή που κρατά σε συνοχή τους γαλαξίες και τα σμήνη των γαλαξιών. Κάθε γαλαξίας περιβάλλεται από μια άλω της σκοτεινής ύλης που ζυγίζει όσο ένα τρισεκατομμύριο ήλιοι και εκτείνεται για εκατοντάδες χιλιάδες έτη φωτός.

Προκειμένου να διερευνηθεί η σχέση μεταξύ της σκοτεινής ύλης και των υπερμεγεθών μαύρων οπών, ο Μπόγκνταν και ο συνάδελφός του Αντυ Γκούντλιν (Andy Goulding) από το Πανεπιστήμιο του Princeton στο New Jersey μελέτησε πάνω από 3.000 ελλειπτικούς γαλαξίες. Χρησιμοποίησαν τις κινήσεις των αστέρων ως μπούσουλα για να ζυγίσουν τις κεντρικές μαύρες τρύπες των γαλαξιών. Μετρήσεις ακτίνων Χ του θερμού αερίου που περιβάλλει τους γαλαξίες βοήθησε στο να σταθμίσουν την άλω της σκοτεινής ύλης, επειδή όσο περισσότερη σκοτεινή ύλη έχει ένας γαλαξίας, τόσο πιο θερμό αέριο μπορεί να κρατήσει πάνω του.

Βρήκαν μια ξεχωριστή σχέση μεταξύ της μάζας της άλω της σκοτεινής ύλης και την μάζα των μαύρων οπών – μια σχέση ισχυρότερη από εκείνη μεταξύ μιας μαύρης τρύπας και των αστέρων του γαλαξία και μόνο.

Αυτή η σύνδεση είναι πιθανό να σχετίζεται με το πως μεγαλώνουν οι ελλειπτικοί γαλαξίες. Ένας ελλειπτικός γαλαξίας σχηματίζεται όταν συγχωνεύονται μικρότεροι γαλαξίες, τα αστέρια τους και η σκοτεινή ύλη αναμιγνύονται μεταξύ τους. Επειδή η σκοτεινή ύλη είναι το μεγαλύτερο συστατικό από οτιδήποτε άλλο, αυτό διαμορφώνει τον νεοσυσταθέντα ελλειπτικό γαλαξία και καθοδηγεί την ανάπτυξη της κεντρικής μαύρης τρύπας.

“Στην πραγματικότητα, η πράξη της συγχώνευσης δημιουργεί ένα βαρυτικό σχεδιάγραμμα που ο γαλαξίας, τα αστέρια, και η μαύρη τρύπα θα ακολουθήσουν, προκειμένου να φτιάξουν τους εαυτούς τους,” είπε ο Μπογκντάν.