Καλλιτεχνική απεικόνιση υπερμεγέθους μαύρης τρύπας, που «τρέφεται» από τη σκόνη και τα αέρια του περιφερόμενου γύρω της δίσκου προσαύξησης, παράγοντας ένα ισχυρό ρεύμα ακτινοβολίας και σωματιδίων

Αυτοί οι - σύμφωνα με τη θεωρία της Μεγάλης Εκρηξης - πολύ πρώιμοι γαλαξίες, σχηματίστηκαν λίγο μετά τον σχηματισμό των πρώτων άστρων και μαύρων τρυπών. Το φως τους που φτάνει σε μας είναι εξαιρετικά αχνό, έχοντας διασχίσει αποστάσεις δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Αν και όταν ξεκίνησε τη διαδρομή του το φως αυτό ήταν υπεριώδες ή ορατό, στην πορεία μεταβλήθηκε προς το υπέρυθρο, εξαιτίας της κατά την κυρίαρχη άποψη διαστολής του χώρου, που έχει ως αποτέλεσμα και τη διαστολή του μήκους κύματος του φωτός που τον διατρέχει (μεγαλύτερα μήκη κύματος σημαίνουν πιο κόκκινο ή ακόμη και υπέρυθρο φως). Συλλέγοντας αυτό το φως, το «Τζ. Γουέμπ» αποκάλυψε πιο μακρινούς γαλαξίες, που όμως αποδείχτηκαν πιο κόκκινοι και πιο συμπαγείς απ' ό,τι μπορούσε να προβλεφθεί από τη θεωρία. Παραμένει ασαφές μέχρι σήμερα τι σημαίνουν αυτές οι «Μικρές Κόκκινες Τελείες» γι΄ αυτή την περίοδο εξέλιξης του παρατηρήσιμου σύμπαντος.

Φωτογραφία βαθέος πεδίου από το διαστημικό τηλεσκόπιο «Τζέιμς Γουέμπ». Ανάμεσα στους αμέτρητους γαλαξίες με τα γνωστά σχήματα και οι πιο μακρινοί, που εμφανίζονται ως «Μικρές Κόκκινες Τελείες»

Η χαρακτηριστική τους ερυθρότητα δεν είναι απλώς αποτέλεσμα της μετατόπισης προς το ερυθρό, αλλά φαίνεται πως προέρχεται και από την εκπομπή ερυθρού φωτός εξαρχής. Είναι άγνωστο αν πρόκειται για από τη φύση τους κόκκινους γαλαξίες, ή το ερυθρό τους χρώμα οφείλεται στο ότι περιείχαν μεγάλες ποσότητες σκόνης, που επίσης μπορεί να κοκκινίσει το φως. Επιπλέον, είναι «ενοχλητικά» συμπαγείς. Η διάμετρός τους δεν ξεπερνά τα 500 έτη φωτός, ενώ ορισμένων απ' αυτούς είναι μικρότερη ακόμη και από 150 έτη φωτός. Συγκριτικά η διάμετρος του Γαλαξία μας είναι 100 φορές μεγαλύτερη!

Υπάρχουν δύο ενδεχόμενα: Είτε πρόκειται για γαλαξίες που έχουν στο κέντρο τους μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, είτε για γαλαξίες που διαθέτουν τεράστιο αριθμό άστρων σε μικρό χώρο. Ομως και τα δύο ενδεχόμενα παρουσιάζουν προβλήματα.

Ισχυρές ενδείξεις υποδεικνύουν ότι όπως και οι μεγάλοι γαλαξίες που συναντάμε στο τοπικό μας τμήμα του σύμπαντος, αυτές οι «Μικρές Κόκκινες Τελείες» έχουν στο κέντρο τους μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, με μάζα μερικά εκατομμύρια έως μερικές εκατοντάδες εκατομμύρια φορές τη μάζα του Ηλιου. Οι μαύρες τρύπες δεν εκπέμπουν φως, αλλά η ύλη που πέφτει μέσα σ' αυτές εκπέμπει τεράστιες ποσότητες ακτινοβολίας. Η φασματοσκοπία του εκπεμπόμενου φωτός μπορεί να δείξει την ταχύτητα περιστροφής της ύλης αυτής και με αυτό τον τρόπο να καταδείξει τη μάζα της μαύρης τρύπας. Το φάσμα αυτών των μακρινών γαλαξιών έχει τα χαρακτηριστικά στοιχεία της ύπαρξης κεντρικής μαύρης τρύπας. Ωστόσο, ενώ σημαντικό μέρος της ακτινοβολίας από την ύλη που πέφτει στις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες έχει τη μορφή ακτίνων-Χ, οι «Μικρές Κόκκινες Τελείες» δεν διαπιστώνεται να εκπέμπουν ακτίνες-Χ.

Υπάρχουν κι άλλες ασυνέπειες. Στους γαλαξίες στην κοντινή μας περιοχή του σύμπαντος, η μάζα των μαύρων τρυπών στο κέντρο τους είναι περίπου το 0,1% της μάζας των άστρων του γαλαξία, στοιχείο που δείχνει ότι μαύρη τρύπα και άστρα του γαλαξία εξελίσσονται από κοινού. Ομως, αν οι «Μικρές Κόκκινες Τελείες» διαθέτουν κεντρικές μαύρες τρύπες, τότε αυτές σύμφωνα με υπολογισμούς πρέπει να έχουν μάζα ίση όχι με το 0,1%, αλλά με το 40% της μάζας των άστρων τους.

Αν πάλι οι μακρινοί γαλαξίες που ανακάλυψε το «Τζ. Γουέμπ» περιέχουν μόνο άστρα, τότε το φως από τα άστρα αυτά δεν θα ήταν αρκετό για να εμφανίζουν τη φωτεινότητα που παρατηρεί το τηλεσκόπιο, καθώς μεγάλο μέρος από τη φωτεινότητα των γαλαξιών οφείλεται στην περιοχή γύρω από την κεντρική μαύρη τρύπα. Για να έχουν αυτήν τη φωτεινότητα, θα έπρεπε να περιέχουν τεράστιο αριθμό άστρων σε πολύ μικρό χώρο. Φανταστείτε να συμπιέζονταν τα άστρα του Γαλαξία μας σε έναν όγκο 100 φορές μικρότερο απ' αυτόν που καταλαμβάνουν τώρα. Σήμερα, σε μια νοητή σφαίρα ακτίνας 4,24 ετών φωτός με κέντρο τον Ηλιο, υπάρχει μόνο ένα ακόμη άστρο: Ο Εγγύτατος Κενταύρου. Η ίδια σφαίρα σε μια από τις «Μικρές Κόκκινες Τελείες» θα περιλάμβανε ένα εκατομμύριο αστέρια!

Ισως νέες έρευνες με το «Τζ. Γουέμπ» και άλλα μελλοντικά τηλεσκόπια να δώσουν απάντηση στο αίνιγμα για τις «Μικρές Κόκκινες Τελείες». Ισως πάλι να αποδειχτεί ότι κάτι είναι λάθος στις επικρατούσες θεωρίες για την εξέλιξη του παρατηρήσιμου μέρους του σύμπαντος.

Καλλιτεχνική απεικόνιση επικείμενης έκρηξης υπερκαινοφανούς τύπου 1α, κατακλυσμικής κοσμικής έκρηξης, που συμβαίνει όταν ένας λευκός νάνος αστέρας (αριστερά) εκραγεί, αφού απορροφήσει συγκεκριμένη ποσότητα υλικού από τον συνοδό του αστέρα

Αυτό το παράδοξο φαινόμενο έχει ελεγχθεί και επιβεβαιωθεί σε οτιδήποτε, από τις κινήσεις των δορυφόρων γύρω από τη Γη, έως τους μακρινούς γαλαξίες. Τώρα μια ομάδα επιστημόνων επέκτεινε τον έλεγχο του φαινομένου σε 1.504 υπερκαινοφανείς (σουπερνόβα) αστέρες, διάσπαρτους στο ορατό μέρος του σύμπαντος. Οι ερευνητές κατέληξαν στο πολύ οικείο συμπέρασμα ότι ο Αϊνστάιν αποδεικνύεται σωστός για άλλη μια φορά!

Κατά τη διάρκεια της περασμένης δεκαετίας, οι ερευνητές μελέτησαν υπερκαινοφανείς τύπου 1α, σε αποστάσεις δισεκατομμυρίων ετών φωτός, άρα και αντίστοιχες χρονικές αποστάσεις δισεκατομμυρίων ετών. Επειδή σύμφωνα με την κρατούσα άποψη η μεγαλύτερη απόκλιση προς το ερυθρό του χρώματος των απομακρυσμένων ουράνιων αντικειμένων οφείλεται στην φαινόμενη διαστολή του παρατηρήσιμου μέρους του σύμπαντος, οι πιο ερυθροί γαλαξίες είναι οι πιο μακρινοί και αυτοί που απομακρύνονται πιο γρήγορα από μας. Αρα η μεγαλύτερη διαστολή χρόνου θα παρατηρείται στους υπερκαινοφανείς που εξερράγησαν στους πιο μακρινούς γαλαξίες, με αποτέλεσμα η φαινόμενη διάρκεια της έκρηξής τους να είναι μεγαλύτερη από την πραγματική, που γι΄ αυτή την κατηγορία σουπερνόβα κυμαίνεται γύρω στους τρεις μήνες.

Οι εκρήξεις υπερκαινοφανών τύπου 1α συμβαίνουν όταν ένας λευκός νάνος αστέρας, το απομεινάρι ενός μεσαίου μεγέθους αστεριού, «καταπιεί» αρκετό υλικό από τον συνοδό του αστέρα, ώστε να πυροδοτηθεί αλυσιδωτή θερμοπυρηνική αντίδραση. Η έκρηξη σημειώνεται όταν ο λευκός νάνος αστέρας φτάσει σε μάζα 1,44 φορές η μάζα του δικού μας Ηλιου, γνωστό ως όριο Τσαντρασεκάρ. Ετσι όλες οι εκρήξεις σουπερνόβα αυτού του τύπου έχουν περίπου την ίδια φωτεινότητα, κάνοντάς τους ένα είδος κοσμικού φάρου, που επιτρέπει τη μέτρηση διαγαλαξιακών αποστάσεων. Τα σταθερά χαρακτηριστικά των εκρήξεων αυτών τις κάνουν κατάλληλες και για τη μέτρηση της διαστολής του χρόνου. Αντιστρόφως, η παρατήρηση της διαστολής του χρόνου στους μακρινούς σουπερνόβα θεωρείται μια ακόμη απόδειξη για τη διαστολή του παρατηρήσιμου σύμπαντος.

Η διαστολή του χρόνου επιβεβαιώθηκε με ακρίβεια σε υπερκαινοφανείς με απόκλιση μέχρι 1,2 προς το ερυθρό, δηλαδή σε αστέρια που εξερράγησαν μέχρι πριν από 9 δισ. χρόνια. Για πιο μακρινούς (και παλιούς), η μελέτη αυτή δεν μπόρεσε να καταλήξει σε συμπέρασμα, καθώς λόγω της διαστολής του χρόνου ο εντοπισμός τους - δηλαδή η ξαφνική λάμψη που μετά από μήνες σβήνει - πλησιάζει ή και ξεπερνά κατά πολύ το ένα έτος. Ετσι θα χρειαστεί νέα μελέτη ειδικά για τους απρόβλεπτα παλιούς γαλαξίες, ηλικίας 14 και πλέον δισ. ετών, που εντόπισε το διαστημικό τηλεσκόπιο «Τζέιμς Γουέμπ».

Ενας νέος χάρτης του γαλαξιακού κέντρου και του μαγνητικού του πεδίου προσφέρει λεπτομέρειες χωρίς προηγούμενο σχετικά με τους παράγοντες που συνέβαλαν στον σχηματισμό του Γαλαξία μας. Ερευνητές από όλο τον κόσμο αφιέρωσαν τέσσερα χρόνια στη συλλογή και τον συνδυασμό δεδομένων από τηλεσκόπια, που δείχνουν πως η διαστρική σκόνη 500 έτη φωτός μακριά από τη Γη αλληλεπιδρά με το μαγνητικό πεδίο του Γαλαξία. Τα μαγνητικά πεδία κάνουν τα φωτεινά κύματα που ανακλώνται από τη σκόνη να προσανατολίζονται με συγκεκριμένους τρόπους, δηλαδή τα πολώνουν. Η μέτρηση της πόλωσης του φωτός που προέρχεται από κάθε σημείο της ενδογαλαξιακής σκόνης αποκαλύπτει τα τοπικά χαρακτηριστικά του μαγνητικού πεδίου.

Τα χρώματα συμβολίζουν τις διαφορετικές θερμοκρασίες των σωματιδίων: Πράσινο-μπλε και ιώδες δείχνουν αντίστοιχα ψυχρή και θερμή σκόνη, ενώ το κίτρινο υποδηλώνει θερμά αέρια. Οι μικρές γκρι καμπύλες γραμμές αντιπροσωπεύουν το μαγνητικό πεδίο, που δείχνει πολύ πιο περίπλοκο απ' ό,τι περίμεναν οι επιστήμονες. Η μελέτη της γαλαξιακής σκόνης μπορεί να φωτίσει την αλληλεπίδραση ανάμεσα στη βαρύτητα και τον μαγνητισμό, βοηθώντας τους ερευνητές να διερευνήσουν πότε και γιατί τα νέφη σκόνης καταρρέουν για να σχηματίσουν αστέρια. Οσο αυτές οι δύο δυνάμεις βρίσκονται σε ισορροπία, τα νέφη δεν καταρρέουν, αλλά κάποια στιγμή η βαρύτητα βγαίνει νικητής...