Οι μαύρες τρύπες άργησαν να θερμάνουν το Σύμπαν. Black Holes Heated Early Universe Slower Than Previously Thought

An artist's depiction of a star and its companion black hole, known as an X-ray binary system. These systems were responsible for heating the early universe in the first few hundred million years after the Big Bang. Credit: ESA, NASA, Felix Mirabel

Σύμφωνα με μία νέα μελέτη οι αρχέγονες μαύρες τρύπες που σχηματίστηκαν από τα πρώτα άστρα, θέρμαναν το Σύμπαν αργότερα από ό,τι είχε υπολογιστεί. Εάν ευσταθεί αυτό το συμπέρασμα, η διαδικασία αυτή θα πρέπει να έχει εντυπωθεί σε μία ακτινοβολία ραδιοκυμάτων που οι επιστήμονες είναι σε θέση να παρατηρήσουν.

During this period, the early universe was hot and opaque. Starting at about 379,000 years after the Big Bang, the universe cooled enough so that light could separate from matter and travel freely. In short, the universe became transparent. This photo shows galaxy UDFy-38135539, one of the oldest and earliest galaxies yet found, appearing just after the Dark Age at about 480 million years after the Big Bang. Credit: NASA, ESA

Μετά τη Μεγάλη Έκρηξη τα πρωτόνια και τα νετρόνια συνενώθηκαν δημιουργώντας άτομα υδρογόνου το οποίο είναι και το πρωταρχικό στοιχείο στα αέρια που υπάρχουν στο Σύμπαν. Οι ποσότητες υδρογόνου ήταν τόσο μεγάλες κατά τα πρώτα 100 εκατομμύρια χρόνια του Σύμπαντος, που απορροφούσαν όλες τις ακτινοβολίες από γεγονότα υψηλών ενεργειών, καθιστώντας το Σύμπαν εντελώς αδιαφανές.

In the 1960s Dutch astronomer Maarten Schmidt identified strange deep-space objects, very bright in radio wavelengths, which he termed "quasi-stellar radio sources." U.S. astrophysicist Hong-Yee Chiu named the phenomena "quasars." Quasars had been picked up in the 1950s by large Earth-bound antennas called radio telescopes. When Schmidt measured the quasars' distance by studying the redshift of their spectrum, what he found was astonishing. The objects were billions of light-years away, and therefore had to be incredibly bright to be detected on Earth. Later study showed that the mysterious quasars were active galaxies that had formed very early in the history of the universe. Gravitational collapse had caused matter to coalesce, eventually forming giant black holes with the mass of billions of suns. A black hole sits at the center of a quasar, collecting matter and heating it to become high-temperature plasma that can be shot out into huge jets traveling close to the speed of light.that light could separate from matter and travel freely. In short, the universe became transparent. This photo shows galaxy UDFy-38135539, one of the oldest and earliest galaxies yet found, appearing just after the Dark Age at about 480 million years after the Big Bang. Credit: Artist's conception of a quasar: NASA/ESA; Maarten Schmidt photo: California Institute of Technology

Η μεταγενέστερη δημιουργία των πρώτων γαλαξιών και η εκπομπή υπεριώδους ακτινοβολίας ήταν που πυροδότησε τη διαδικασία του επαναϊονισμού, περίπου 400 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, όπου τα άτομα υδρογόνου έχασαν τα ηλεκτρόνια τους (ιονίστηκαν) και το Σύμπαν έγινε πάλι διάφανο για τις ακτινοβολίες υψηλών συχνοτήτων.

This picture was created from images forming part of the Digitized Sky Survey 2. It shows the rich region of sky around the young open star cluster NGC 2547 in the southern constellation of Vela (The Sail). Credit: ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

Το φως από τα πρώιμα άστρα δεν κατάφερε να αποφύγει αυτή τη Σκοτεινή Εποχή του Σύμπαντος για περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Ωστόσο, ακτινοβολία χαμηλότερων συχνοτήτων, μπορεί να δώσει στους επιστήμονες πληροφορίες για το τι συνέβαινε εκείνη την εποχή.

According to a group of scientists working at Tel Aviv University, black holes that served as companions to some of the earliest stars may have taken longer to warm the ancient universe than previously conjectured. The latest study was published in the Feb. 5 issue of the journal Nature.

Μία ομάδα επιστημόνων από τα πανεπιστήμια του Τελ Αβίβ, το École Normale Supérieure στο Παρίσι και το πανεπιστήμιο Κολούμπια στη Νέα Υόρκη, μελέτησε την ακτινοβολία ακτίνων χ που θα πρέπει θεωρητικά να εξέπεμπαν δυαδικά άστρα, ένα εκ των οποίων είναι μαύρη τρύπα. Καθώς η μαύρη τρύπα έλκει υλικό από το άστρο που περιφέρεται γύρω της, το υλικό αυτό επιταχύνει σε ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός εκπέμποντας πολύ ισχυρή ακτινοβολία. Οι ακτίνες χ που εξέπεμπαν αυτά τα συστήματα χρησίμευσαν για να θερμάνουν το αέριο υδρογόνο που υπήρχε στο Σύμπαν.

Cosmic heating can help directly investigate the earliest black holes, since it was likely driven by star systems called "black-hole binaries." Reuters

Εάν ισχύει η εικασία τους, τότε η ακτινοβολία αυτή θα πρέπει να μπορεί να ανιχνευθεί με τη μορφή ραδιοκυμάτων, αφού τα άτομα υδρογόνου που θερμαίνοντας από τις ακτίνες χ, επανέκπεμπαν την ενέργεια στο χαρακτηριστικό μήκος κύματος των 21 cm. Για να ερευνήσουν την περίπτωση αυτή έχουν ήδη κινητοποιηθεί ραδιοτηλεσκόπια στην Ολλανδία, την Αυστραλία και τη Νότιο Αφρική, τα οποία μεταξύ άλλων θα ερευνήσουν και για αυτή την πιθανότητα. Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature: Detecting the First Stars and Black Holes with 21-cm Cosmology.