Σύμφωνα με μελέτη η σκοτεινή ύλη οδηγεί την ανάπτυξη των μαύρων τρυπών πολύ μεγάλης μάζας

Κάθε γαλαξίας μεγάλης μάζας έχει μια μαύρη τρύπα στο κέντρο της και αυτό που ισχύει είναι ότι όσο πιο μεγαλύτερη μάζα έχει ο γαλαξίας τόσο πιο μεγάλη είναι η μαύρη τρύπα. Το ερώτημα που τίθεται είναι: πως σχετίζονται αυτά τα δυο; Παρόλο που η μαύρη τρύπα είναι εκατομμύρια φορές μικρότερη και μικρότερης μάζας από ότι ο γαλαξίας στον οποίον υπάρχει.

Μια νέα μελέτη από συλλογές άστρων, με σχήμα μπάλας ποδοσφαίρου, που ονομάζονται ελλειπτικοί γαλαξίες, παρέχουν νέα βαθύτερη γνώση για τη συσχέτιση μεταξύ ενός γαλαξία και της μαύρης τρύπας που φιλοξενεί. Αυτό που διαπιστώνει είναι ότι το «αόρατο χέρι» της σκοτεινής ύλης, με κάποιο τρόπο, επηρεάζει την ανάπτυξη της μαύρης τρύπας.

«Μοιάζει να υπάρχει μια μυστηριώδης σύνδεση μεταξύ του ποσού της σκοτεινής ύλης που περιέχει ένας γαλαξίας και του μεγέθους της κεντρικής του μαύρης τρύπας, ακόμη και όταν λειτουργούν σε πολύ διαφορετικές κλίμακες», δηλώνει ο επικεφαλής των συγγραφέων της μελέτης, Akos Bogdan, του Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA).

Η νέα έρευνα σχεδιάστηκε για να αντιμετωπίσει μια διαμάχη στον τομέα. Προηγούμενες παρατηρήσεις είχαν βρει μια σχέση μεταξύ της μάζας της κεντρικής μαύρης τρύπας και της ολικής μάζας των άστρων στους ελλειπτικούς γαλαξίες. Ωστόσο, πρόσφατες μελέτες υποστήριξαν ότι υπάρχει μια στενή σχέση μεταξύ της μάζας των μαύρων τρυπών και της άλω της σκοτεινής ύλης των γαλαξιών. Δεν ήταν σαφές πια σχέση κυριαρχούσε.

Στο σύμπαν μας, η σκοτεινή ύλη «υπερισχύει» της κανονικής ύλης-δηλαδή των πραγμάτων που καθημερινά βλέπουμε γύρω μας-με συντελεστή 6 προς 1. Γνωρίζουμε ότι η σκοτεινή ύλη υπάρχει μόνο από τα βαρυτικά αποτελέσματά της. Κρατάει ενωμένους γαλαξίες και σμήνη γαλαξιών. Κάθε γαλαξίας περιβάλλεται από μια άλω σκοτεινής ύλης που υπολογίζεται όσο η μάζα περισσοτέρων από ένα τρισεκατομμύριο ήλιων και που εκτείνεται για εκατοντάδες χιλιάδες έτη φωτός.

Για να ερευνήσουν την σύνδεση μεταξύ της άλω της σκοτεινής ύλης και των πάρα πολύ μεγάλης μάζας μαύρων τρυπών, ο Bogdan και ο συνάδελφός του Andy Goulding από το Πανεπιστήμιο του Princeton, μελέτησαν περισσότερους από 3000 ελλειπτικούς γαλαξίες. Χρησιμοποίησαν κινήσεις άστρων ως ανιχνευτές του βάρους των κεντρικών μαύρων τρυπών στους γαλαξίες.

Μετρήσεις, με ακτίνες Χ, του θερμού αερίου που περιβάλλει τους γαλαξίες, βοηθούν να «ζυγιστεί» η άλω της σκοτεινής ύλης, επειδή όσο περισσότερη σκοτεινή ύλη έχει ένας γαλαξίας, τόσο περισσότερο θερμό αέριο μπορεί να συγκρατήσει. Οι ερευνητές βρήκαν μια διακριτή σχέση μεταξύ της μάζας της άλω της σκοτεινής ύλης και της μάζας της μαύρης τρύπας, μια σχέση ισχυρότερη από αυτή μεταξύ μιας μαύρης τρύπας και μόνο των άστρων του γαλαξία.

Αυτή η σύνδεση πιθανώς σχετίζεται με το πώς αναπτύσσονται οι ελλειπτικοί γαλαξίες. Ένας ελλειπτικός γαλαξίας σχηματίζεται όταν μικρότεροι γαλαξίες ανακατεύονται και αναμιγνύονται μαζί τα άστρα τους και η σκοτεινή ύλη τους. Εξαιτίας της βαρυτικής υπεροχής της σκοτεινής ύλης, έναντι οτιδήποτε άλλου, διαμορφώνει τον νέο-σχηματισμένο ελλειπτικό γαλαξία και «οδηγεί» την ανάπτυξη της κεντρικής του μαύρης τρύπας. «Στην πραγματικότητα, η πράξη της μίξης δημιουργεί ένα βαρυτικό σχεδιάγραμμα, που ο γαλαξίας, τα άστρα και η μαύρη τρύπα θα το ακολουθούν προκειμένου να χτίσουν τους «εαυτούς» τους», εξηγεί ο Bogdan.

Πηγή: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Περισσότερα στο άρθρο: Ákos Bogdán, Andy D. Goulding. CONNECTING DARK MATTER HALOS WITH THE GALAXY CENTER AND THE SUPERMASSIVE BLACK HOLE. The Astrophysical Journal, 2015