Το τηλεσκόπιο James Webb (JWST) μας έδειξε ότι ακόμη και πολύ αρχαίοι γαλαξίες διαθέτουν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στα κέντρα τους, ένα εύρημα που έρχεται σε σύγκρουση με την κατανόησή μας για το πρώιμο σύμπαν. Αυτό υποδηλώνει μια σαφή σύνδεση μεταξύ των μαύρων τρυπών και της εξέλιξης των γαλαξιών, αν και η ακριβής φύση αυτού του δεσμού διέφευγε μέχρι στιγμής από τους αστροφυσικούς.
Οι αινιγματικές παρατηρήσεις δε σταματούν εκεί, καθώς πολλοί γαλαξίες φαίνεται να σταμάτησαν να σχηματίζουν άστρα μόλις δύο δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Κβάζαρ: Η επίδραση των ενεργών γαλαξιακών πυρήνων στην αστρογένεση
Νέα έρευνα δείχνει ότι τα κβάζαρ μπορεί να ευθύνονται για αυτό το φαινόμενο. Όταν οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες συσσωρεύουν ενεργά υλικό, ονομάζονται ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες (AGN) και εκπέμπουν τεράστια ποσά ενέργειας. Τα πιο φωτεινά από αυτά είναι τα κβάζαρ, τα οποία μπορούν να περιορίσουν σοβαρά τον σχηματισμό νέων άστρων.
Αυτή η διαδικασία ονομάζεται «καταστολή» και δημιουργεί αδρανείς γαλαξίες. Η ύπαρξη άφθονων τέτοιων γαλαξιών τόσο νωρίς προκαλεί το τρέχον παράδειγμα της γαλαξιακής εξέλιξης, και οι κοσμολογικές προσομοιώσεις δείχνουν ότι η ανάδραση των κβάζαρ είναι ο πιο πιθανός μηχανισμός για αυτή την ταχεία παύση.
Το μυστήριο των κόκκινων και νεκρών αρχαίων γαλαξιών
Ο σχηματισμός άστρων απαιτεί υδρογόνο, το οποίο πρέπει να είναι ψυχρό για να καταρρεύσει. Χωρίς νέα, θερμά και μπλε άστρα, ο αστρικός πληθυσμός ενός γαλαξία γερνάει σταδιακά και κυριαρχείται από παλαιότερα, ψυχρότερα και πιο κόκκινα άστρα.
Το JWST βρήκε πολύ περισσότερους τέτοιους κόκκινους, κατασταλμένους γαλαξίες στο πρώιμο σύμπαν από ό,τι αναμενόταν. Οι αστροφυσικοί υποψιάζονταν ότι η τεράστια παραγωγή ενέργειας των κβάζαρ θερμαίνει το υδρογόνο, εμποδίζοντας τη δημιουργία άστρων, αλλά μέχρι πρόσφατα δεν μπορούσαν να εντοπίσουν αρκετά κβάζαρ για να δικαιολογήσουν αυτή τη θέρμανση.
Ακραίες εκροές αερίων και η αποκάλυψη του James Webb
Σε αυτή την εργασία, η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε το JWST για να αναζητήσει κβάζαρ στο σύμπαν υψηλής μετατόπισης προς το ερυθρό. Εντόπισαν 27 κβάζαρ μόλις ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, εκ των οποίων τα έξι παρουσίαζαν εξαιρετικά γρήγορους ανέμους.
Αυτές οι εκροές έφταναν σε ταχύτητες έως και 8400 km s-1. Τα κβάζαρ με ακραίες εκροές ήταν πολύ πιο κοινά στο πρώιμο σύμπαν και έγιναν σπανιότερα με την πάροδο του χρόνου. Αυτά τα σούπερ-κβάζαρ είναι υπεύθυνα για τους κόκκινους γαλαξίες, καθώς οι άνεμοι που οδηγούνται από την πίεση ακτινοβολίας εκδιώκουν το αέριο προς πολλές κατευθύνσεις.
Σημαντικές επιπτώσεις για τη μάζα των μαύρων τρυπών
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι κάθε χρόνο ένα τέτοιο σούπερ-κβάζαρ αφαιρεί αέριο ισοδύναμο με χιλιάδες ηλιακές μάζες από τον γαλαξία που το φιλοξενεί.
Αυτός ο υψηλός ρυθμός απώλειας μάζας μπορεί να απομακρύνει τεράστιες ποσότητες αερίου σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα. Επιπλέον, η καταστολή της ανάπτυξης της αστρικής μάζας που προκαλείται από αυτή την έντονη ανάδραση μπορεί να βοηθήσει στην εξήγηση των υπερμεγεθών μαύρων τρυπών σε σχέση με τους γαλαξίες τους.
