Τα Little Red Dots, μυστηριώδη αντικείμενα που ανακαλύφθηκαν από το James Webb Space Telescope (JWST), ενδέχεται να αποτελούν φυτώρια για μαζικές μαύρες τρύπες που δε σχηματίστηκαν από την κατάρρευση άστρων, αλλά προέκυψαν απευθείας από τεράστια νέφη αερίων.
Αν αυτό το σενάριο επιβεβαιωθεί, θα μπορούσε να λύσει όχι μόνο το αίνιγμα της φύσης των Little Red Dots, αλλά και ένα ακόμη μυστήριο που αποκάλυψε το JWST από την έναρξη της λειτουργίας του το 2022: την ύπαρξη μεγάλου πληθυσμού υπερμεγέθων μαύρων τρυπών μόλις 500 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang.
Το πρόβλημα της πρόωρης εμφάνισης υπερμεγέθων μαύρων τρυπών
Η ανακάλυψη αυτή δημιουργεί πρόβλημα στα υπάρχοντα μοντέλα, καθώς η διαδικασία συγχωνεύσεων που θεωρείται ότι οδηγεί στη δημιουργία supermassive black holes, με μάζες εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από αυτή του Ήλιου, εκτιμάται ότι απαιτεί τουλάχιστον ένα δισεκατομμύριο χρόνια.
Το αδιέξοδο αυτό θα μπορούσε να ξεπεραστεί αν οι συγχωνεύσεις ξεκινούν από έναν «βαρύ σπόρο», μια direct-collapse black hole, που δημιουργείται όταν εξαιρετικά πυκνές περιοχές πρωτογενών νεφών αερίων καταρρέουν απευθείας. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με τους «ελαφρούς σπόρους», οι οποίοι σχηματίζονται όταν άστρα φτάνουν στο τέλος της ζωής τους και εκρήγνυνται ως supernovae, αφήνοντας πίσω μαύρες τρύπες αστρικής μάζας.
Άμεση κατάρρευση αντί για αστρική εξέλιξη
Οι heavy seeds όχι μόνο καταργούν τους περιορισμούς μάζας των αρχικών μαύρων τρυπών, αλλά επιτρέπουν στη διαδικασία σχηματισμού τους να ξεκινήσει πριν ακόμη ολοκληρωθεί ο κύκλος ζωής της πρώτης γενιάς άστρων.
«Όλα οι γαλαξίες πιθανότατα φιλοξενούν μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο τους, της οποίας η προέλευση αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα ανοιχτά ερωτήματα της σύγχρονης αστροφυσικής. Ένα θεωρητικό μονοπάτι για τη δημιουργία των πιο βαριών μαύρων τρυπών είναι η άμεση κατάρρευση», εξηγεί ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας Elia Cenci από το University of Geneva.
Σύμφωνα με τον ίδιο, σε αυτό το σενάριο, οι μαύρες τρύπες σχηματίζονται έπειτα από την κατάρρευση ενός βραχύβιου υπερμεγέθους άστρου, το οποίο προκύπτει από καθαρό αέριο που καταρρέει στο κέντρο dark matter haloes, υπό αυστηρές προϋποθέσεις που αποτρέπουν τον σχηματισμό μοριακού υδρογόνου.
Τι είναι τα Little Red Dots
Τα Little Red Dots είναι παράξενες πηγές φωτός που εμφανίστηκαν όταν το σύμπαν ήταν μικρότερο από ένα δισεκατομμύριο χρόνια. Ανακαλύφθηκαν μέσω βαθιών εξωγαλαξιακών παρατηρήσεων με το JWST και ξεχωρίζουν επειδή είναι κόκκινα, εξαιρετικά συμπαγή και παρουσιάζουν ασυνήθιστα φασματικά χαρακτηριστικά.
Επιπλέον, εξαφανίζονται σχετικά νωρίς στην ιστορία του σύμπαντος ηλικίας 13,8 δισεκατομμυρίων ετών, γεγονός που τα καθιστά ακόμη πιο αινιγματικά.
«Μια δημοφιλής εξήγηση είναι ότι παρατηρούμε έναν άφθονο πληθυσμό αμυδρών, μαζικών μαύρων τρυπών του πρώιμου σύμπαντος, περιβαλλόμενων από πολύ πυκνό αέριο και άστρα, που δεν θα μπορούσαμε να ανιχνεύσουμε με παλαιότερα όργανα», σημειώνει ο Cenci.
Ο Cenci και οι συνεργάτες του συνέδεσαν δήλωσαν πώς:
«Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι οι νεοσχηματισμένες μαύρες τρύπες άμεσης κατάρρευσης ταιριάζουν φυσικά με την αφθονία και τα βασικά φυσικά χαρακτηριστικά των αινιγματικών Little Red Dots που ανακάλυψε το JWST», τονίζει. «Είναι συναρπαστικό να σκεφτόμαστε ότι, αν μελλοντικές μελέτες επιβεβαιώσουν τη σύνδεση που προτείνουμε, τα Little Red Dots ίσως αποτελούν τις πρώτες άμεσες παρατηρησιακές αποδείξεις της γέννησης των πιο μαζικών μαύρων τρυπών στο σύμπαν».
Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.