Παρασκευή, 6 Μαρτίου 2015

Το μυστήριο της χαμένης λάμψης του Σύμπαντος. Why isn’t the universe as bright as it should be?

O γαλαξίας NGC 1275 στον αστερισμό του Περσέα. Τα κόκκινα νήματα είναι αέριο που συγκρατείται μετέωρο από το γαλαξιακό μαγνητικό πεδίο. This Hubble Space Telescope image of galaxy NGC 1275 reveals the fine, thread-like filamentary structures in the gas surrounding the galaxy. The red filaments are composed of cool gas being suspended by a magnetic field, and are surrounded by the 100-million-degree Fahrenheit gas in the center of the Perseus galaxy cluster. The filaments are dramatic markers of the feedback process through which energy is transferred from the central massive black hole to the surrounding gas. Credit: Courtesy of NASA (edited by Jose-Luis Olivares/MIT)

Πολλοί γαλαξίες παραμένουν γόνιμοι. Ο δικός μας Γαλαξίας, για παράδειγμα, γεννά τουλάχιστον ένα νέο άστρο το χρόνο. Άλλοι γαλαξίες όμως έχουν μείνει στείροι, και τα άστρα τους είναι δεκάδες φορές λιγότερα από ό,τι θα έπρεπε.

Νέα αμερικανική μελέτη δείχνει τώρα να απαντά στο μυστήριο της απούσας λάμψης του Σύμπαντος: σε πολλούς γαλαξίες, τα σύννεφα αέριου υδρογόνου είναι υπερβολικά καυτά για να συμπυκνωθούν και να σχηματίσουν άστρα.

Η μελέτη

Σύμφωνα με νέα μελέτη αυτό το κοσμικό μυστήριο οφείλεται σε αστρική υπογεννητικότητα. A handful of new stars are born each year in the Milky Way, while many more blink on across the universe. But astronomers have observed that galaxies should be churning out millions more stars, based on the amount of interstellar gas available. This study explains why galaxies don't churn out as many stars as they should. This composite of the Phoenix Cluster is broken down into colors representing the various wavelengths at which the image was taken: microwave (orange), optical (red, green, blue) and ultraviolet (blue). Credit: UV — NASA/JPL-Caltech/M.McDonald; Optical — AURA/NOAO/CTIO/MIT/M.McDonald; Microwave — NSF/SPT

Αστρονόμοι του ΜΙΤ και του Πολιτειακού Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν εξέτασαν τις εκπομπές ακτίνων Χ από 200 γαλαξιακά σμήνη: ομάδες αποτελούμενες από 50 έως 1.000 γαλαξίες, οι οποίοι περιβάλλονται από αχανείς ατμόσφαιρες αερίου. Οι ποσότητες αερίου είναι τόσο μεγάλες ώστε θα περίμενε  κανείς ότι όλοι αυτοί οι γαλαξίες θα παρήγαγαν διαρκώς εκατομμύρια νέα άστρα. Περιέργως, όμως, τα γεννητούρια είναι σπάνια.

Και αυτό μπορεί να οφείλεται σε δύο λόγους, δείχνει νέα μελέτη.  Σε πολλές περιπτώσεις, διαπίστωσαν οι ερευνητές, μεγάλες ποσότητες θερμότητας μεταφέρονται από τα κέντρα των γαλαξιών προς το αέριο που τους περιβάλλει, πιθανώς λόγω προηγούμενης σύγκρουσης του γαλαξία με άλλους γαλαξίες.

Σε αυτές τις περιπτώσεις το αέριο έχει θερμοκρασία δεκάδων εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου, και δεν μπορεί να συμπυκνωθεί, να καταρρεύσει υπό το ίδιο του το βάρος και να σχηματίσει άστρα.  Ακόμα κι αν το νέφος κρυώσει τοπικά, η θερμότητα του περιβάλλοντος καταδικάζει κάθε απόπειρα. Είναι «σαν να πετάει κανείς ένα παγάκι μέσα σε νερό που βράζει» σχολιάζει ο Μάικλ ΜακΝτόναλντ του MIT, μέλος της ερευνητικής ομάδας.

Οι μαύρες τρύπες

Υπάρχει όμως και μια δεύτερη κατηγορία γαλαξιακών σμηνών, των οποίων το αέριο έχει πολύ μικρότερη θερμοκρασία, της τάξης των μερικών εκατομμυρίων βαθμών. Ακόμα κι έτσι, όμως, τα νέα άστρα φαίνονται λίγα. Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι ένοχοι πρέπει να είναι οι μαύρες τρύπες που κρύβονται στα κέντρα των γαλαξιών. Το υλικό που πέφτει στην παγίδα περιδινίζεται βίαια πριν χαθεί για πάντα στη μαύρη τρύπα. Ένα μέρος του όμως επιζεί και εκτινάσσεται στο Διάστημα με αστρονομικές ταχύτητες, θερμαίνοντας απότομα τυχόν μάζες ψυχρού αερίου.

«Ορισμένα άστρα θα προλάβουν να σχηματιστούν. Πριν προλάβει όμως η διαδικασία να πάρει μπροστά, η μαύρη τρύπα θα ξαναζεστάνει τα πάντα. Λειτουργεί σαν θερμοστάτης του σμήνους» εξηγεί ο ΜακΝτόναλντ. Σε συνδυασμό, καταλήγουν οι ερευνητές, η απευθείας διάχυση της θερμότητας στα γαλαξιακά σμήνη, και η θέρμανση του αερίου λόγω των μελανών οπών, προσφέρουν μια ικανοποιητική εξήγηση για το γεγονός ότι τα άστρα του Σύμπαντος είναι περίπου δέκα φορές λιγότερα από το αναμενόμενο. Το μυστήριο της χαμένης λάμψης του Σύμπαντος, επομένως, μπορεί και να έχει λυθεί.