Οι Μυστηριώδεις Μικρές Κόκκινες Κουκκίδες (LRDs) στο νεαρό Σύμπαν
Από τότε που το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb ξεκίνησε να παρατηρεί το μακρινό Σύμπαν, το 2022, σχεδόν κάθε εικόνα του περιέχει μυστηριώδεις μικρές κόκκινες κουκκίδες (Little Red Dots – LRD), που χρονολογούνται όλες περίπου 500 με 800 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, γεγονός που σημαίνει ότι σχηματίστηκαν στο νεαρό Σύμπαν όταν είχε ηλικία περίπου το 1/23 της σημερινής του ηλικίας.
Αρχικά αρκετοί αστρονόμοι υπέθεσαν ότι επρόκειτο για εξαιρετικά μακρινούς και πολύ μαζικούς πρώιμους γαλαξίες, γεμάτους ώριμους αστρικούς πληθυσμούς, όπως ερμηνεύτηκε φασματικά. Αν αυτή η ερμηνεία ήταν σωστή, θα σήμαινε ότι αυτοί οι γαλαξίες είχαν ήδη σχηματιστεί και εξελιχθεί μέσα στα πρώτα 500–800 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη – πολύ νωρίτερα απ’ ό,τι προβλέπει το καθιερωμένο κοσμολογικό πρότυπο ΛCDM, το οποίο περιγράφει μια σταδιακή, ιεραρχική διαδικασία σχηματισμού δομών, με ρυθμούς συσσώρευσης μάζας πιο σταδιακούς από αυτούς που θα απαιτούνταν εάν τα αντικείμενα αυτά ήταν πράγματι τόσο μαζικοί γαλαξίες. Δηλαδή, οι παρατηρήσεις θα υποδήλωναν ότι η ύλη συγκεντρώθηκε και σχημάτισε αστέρες με ρυθμό πολύ ταχύτερο από τον αναμενόμενο, θέτοντας σε κρίση το κυρίαρχο κοσμολογικό πρότυπο, καθώς θα απαιτούσαν αναθεώρηση είτε των εκτιμήσεων για τους ρυθμούς αστρογένεσης στην πρώιμη εποχή, είτε των βασικών παραμέτρων του κοσμολογικού προτύπου – που θα ήταν όμως σε αντιδιαστολή με άλλα σημαντικά παρατηρησιακά δεδομένα.
Προτάθηκαν διάφορες θεωρίες για το τι θα μπορούσε τελικά να είναι τα LRD’s, αλλά μια από τις πιο ενδιαφέρουσες πρόσφατες προτάσεις είναι ότι τα LRDs πιθανώς να αποτελούν αστέρες μελανών οπών, ένα νέο είδος κοσμικού αντικειμένου, σε αντιδιαστολή με τις παραδοσιακές μελανές οπές, οι οποίες σχηματίζονται όταν γιγάντια άστρα καταρρέουν και μέρος του υλικού τους συμπιέζεται δραματικά προς τα μέσα υπό την επίδραση της ίδιας τους της βαρύτητας.
Πώς λειτουργούν λοιπόν οι LRDs; Σε αυτό το σενάριο, ένα τεράστιο νέφος αερίου καταρρέει πολύ νωρίς στην ιστορία του Σύμπαντος και σχηματίζει μια μελανή οπή στον πυρήνα του, η μάζα της οποίας αρχίζει να αυξάνεται ταχέως μέσω προσαύξησης, χωρίς να χρειάζεται η ύπαρξη κλασσικού προγεννήτορα αστέρα. Η ενέργεια που απελευθερώνεται από την προσαύξηση δεν διαφεύγει άμεσα, αλλά παγιδεύεται σε ένα πυκνό, σφαιρικό περίβλημα σκόνης που περιβάλλει τη μελανή οπή και ακτινοβολεί κυρίως στο ερυθρό και υπέρυθρο, είτε λόγω της θερμής σκόνης που εκπέμπει στο εγγύς υπέρυθρο είτε λόγω απορρόφησης από το περίβλημα σκόνης της υπεριώδους ακτινοβολίας, ακτινοβολίες που λόγω της διαστολής του Σύμπαντος παρατηρούνται από το εγγύς έως το μέσο υπέρυθρο. Έτσι, το αντικείμενο ακτινοβολεί όχι επειδή τροφοδοτείται από πυρηνική σύντηξη, όπως ένα κανονικό άστρο, αλλά επειδή η βαρυτική ενέργεια της ύλης που πέφτει στη μελανή οπή μετατρέπεται σε ακτινοβολία.
Αν αυτή η ερμηνεία επιβεβαιωθεί, τα LRDs θα είναι μια νέα, μη παρατηρημένη μέχρι πρόσφατα, κατηγορία συμπαγών, βραχύβιων κοσμικών αντικειμένων που γεφυρώνουν το στάδιο ανάμεσα στην κατάρρευση γιγάντιων νεφών αερίου και τη γένεση των πρώτων υπερμεγέθων μελανών οπών, και έτσι το – κατά τα άλλα επιτυχημένο – κοσμολογικό πρότυπο ΛCDM θα έχει διασωθεί…
Εικόνες LRD’s από το πρόσφατο άρθρο: Jorryt Matthee et al., Astrophysical Journal, Vol. 963; March 10, 2024 (CC BY 4.0)
Περισσότερες πληροφορίες στο άρθρο της Rebecca Boyle στο Scientific American του Φεβρουαρίου.
