Οι γαλαξιακές συγκρούσεις αποτελούν γεγονότα τεράστιων διαστάσεων, κατά τα οποία οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που βρίσκονται στα κέντρα τους παρασύρονται σε έναν χαοτικό τροχιακό χορό μέχρι να συγχωνευθούν.
Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, ένα φαινόμενο που προβλέπεται από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν μπορεί να προκαλέσει την «εκτίναξη» της τελικής μαύρης τρύπας μακριά από το κέντρο του γαλαξία της, ένα φαινόμενο που οι επιστήμονες προσπαθούν να αποδείξουν εδώ και δεκαετίες.
Αν οι μαύρες τρύπες που συγχωνεύονται έχουν μη ευθυγραμμισμένη περιστροφή ή άνιση μάζα, εκπέμπουν βαρυτικά κύματα προς μία κατεύθυνση, γεγονός που ωθεί τη δική τους ορμή προς την αντίθετη πλευρά. Αυτή η κοσμική αντίδραση επιταχύνει τις μαύρες τρύπες σε ταχύτητες εκατοντάδων ή και χιλιάδων χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο.
Η μέθοδος εντοπισμού μέσω της σκόνης
Μια διεθνής ομάδα ερευνητών δημοσίευσε μια νέα μελέτη στο arXiv, χρησιμοποιώντας μια καινοτόμο ιδέα για να εντοπίσει αυτά τα ταχύτατα κινούμενα αντικείμενα. Η προσέγγισή τους βασίστηκε στη θεωρία ότι η ταχύτητα της μαύρης τρύπας συνδέεται με την ποσότητα της σκόνης που την περιβάλλει.
Όταν μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα δέχεται αυτήν την ώθηση, παρασύρει μαζί της τον στενά συνδεδεμένο εσωτερικό δίσκο προσαύξησής της. Η περιοχή αυτή ονομάζεται Περιοχή Ευρειών Γραμμών εκπομπής, επειδή η έντονη μετατόπιση Doppler λόγω της ταχύτητας παραμορφώνει τις γραμμές εκπομπής του φάσματος.
Αντίθετα, τα πιο διάχυτα νέφη σκόνης που βρίσκονται πιο μακριά, στην Περιοχή Στενών Γραμμών εκπομπής, παραμένουν στη θέση τους καθώς είναι περισσότερο συνδεδεμένα με τον ίδιο τον γαλαξία παρά με τη μαύρη τρύπα. Ο εντοπισμός μιας μετατόπισης του μήκους κύματος μεταξύ αυτών των δύο περιοχών επιτρέπει στους ερευνητές να υπολογίσουν την απόκλιση της ταχύτητας της μαύρης τρύπας.
Τα αποτελέσματα της στατιστικής ανάλυσης
Η ανάλυση των δεδομένων αποκάλυψε μια μέτρια αλλά εξαιρετικά σημαντική θετική συσχέτιση ανάμεσα στην απόκλιση της ταχύτητας του κβάζαρ και στην ποσότητα της σκόνης που το περιβάλλει. Για να επαληθεύσουν ότι το αποτέλεσμα δεν ήταν τυχαίο, οι επιστήμονες πραγματοποίησαν την ίδια ανάλυση συγκρίνοντας μόνο τις Περιοχές Στενών Γραμμών μεταξύ τους, όπου η συσχέτιση εξαφανίστηκε πλήρως, επιβεβαιώνοντας την αρχική τους υπόθεση.
Ωστόσο, η μελέτη παρουσίασε και ένα απρόσμενο εύρημα. Οι μαύρες τρύπες που εμφάνιζαν κυανή μετατόπιση, δηλαδή κινούνταν προς το μέρος μας, φαίνονταν να καλύπτονται από περισσότερη σκόνη σε σχέση με εκείνες που απομακρύνονταν. Το στοιχείο αυτό έρχεται σε αντίθεση με ένα καθαρό μοντέλο εκτίναξης, και η ομάδα εξετάζει διάφορες εξηγήσεις, όπως πιθανές αποκλίσεις στον τρόπο επεξεργασίας των φασματικών γραμμών ή άγνωστες φυσικές δυνάμεις που επιδρούν ταυτόχρονα.
Οι προσδοκίες για το μέλλον της κοσμολογίας
Δεδομένου ότι πρόκειται για μια στατιστική μελέτη, τα ευρήματα δείχνουν μια συσχέτιση και όχι μια άμεση σχέση αιτίας και αποτελέσματος. Παρ ‘ όλα αυτά, προσφέρουν σημαντικές ενδείξεις για το τι αναμένεται να εντοπιστεί με τη λειτουργία των παρατηρητηρίων βαρυτικών κυμάτων επόμενης γενιάς, όπως η διαστημική αποστολή LISA του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος.
Οι συγγραφείς της μελέτης εκτιμούν ότι έως και το 50% των γνωστών κβάζαρ μπορεί να είναι το αποτέλεσμα μιας σχετικά πρόσφατης συγχώνευσης μαύρων τρυπών, γεγονός που σημαίνει ότι τα μελλοντικά διαστημικά παρατηρητήρια θα έχουν στη διάθεσή τους έναν τεράστιο όγκο δεδομένων για να αναλύσουν αυτούς τους κοσμικούς γίγαντες.
