Opazovanja, zbrana z vesoljskim teleskopom James Webb, so razkrila aktivno supermasivno črno luknjo, katere masa je 9-milijonkrat večja od Sončeve, in ki aktivno raste ter absorbira snov iz prostora okoli sebe. 570 milijonov let po velikem poku je to prva supermasivna črna luknja, ki je zrasla, čeprav znanstveniki upajo, da rekorda ne bo držala dolgo.
Črno luknjo so našli v eni najzgodnejših galaksij, ki so jih kdaj odkrili, prej znani kot EGSY8p7, in od takrat preimenovan v CEERS 1019. Njegovo odkritje bi lahko pomagalo rešiti eno največjih skrivnosti zgodnjega vesolja: kako so črne luknje v Cosmic Dawn zrasle do tako velikih velikosti v tako kratkem času.
Članek s podrobnostmi o odkritju, ki ga je vodila astrofizikka Rebecca Larson z Univerze v Teksasu v Austinu, je objavljen v posebni številki The Astrophysical Journal. "Našli smo najbolj oddaljeno aktivno galaktično jedro (AGN) in najstarejšo črno luknjo, kar smo jih kdaj našli," je Larson povedal za ScienceAlert. Larsonova je prvotno opazovala CEERS 1019 kot del svojega dela preučevanja svetlobe, ki nastane pri nastajanju zvezd v zelo zgodnjem vesolju.
Ta svetloba, imenovana Lymanovo alfa sevanje, naj bi nastala z ionizacijo nevtralnega vodika med nastajanjem zvezd. Zgodnje vesolje je bilo napolnjeno z meglo nevtralnega vodika, ki je preprečeval širjenje svetlobe, šele ko je bil ta vodik ioniziran, se je lahko svetloba prosto širila.
Ta doba reionizacije, kot je znano, ni bila v celoti raziskana. Vemo, da se je to zgodilo v prvi milijardi let po velikem poku pred 13,8 milijardami let, vendar je zelo težko pogledati tako daleč v zgodnje vesolje. CEERS 1019 in več drugih ultra-zgodnjih galaksij so odlični objekti za to študijo, ker so razmeroma svetle. Galaksija je bila identificirana v Hubblovih podatkih leta 2015 in je bila takrat najzgodnejša in najbolj oddaljena opazovana galaksija.
Kasnejša opazovanja so potrdila njegov obstoj, vendar podrobnejših informacij ni bilo: najzgodnejša svetloba v vesolju se je zaradi širjenja vesolja pomaknila tako daleč v infrardeči del spektra, da je potreben močan poseben infrardeči instrument, kot je JWST da ga preučim.
Ko se je torej pojavila JWST, je CEERS 1019 – najsvetlejša Hubblova galaksija tega obdobja – postala očitna tarča. Teleskop je galaksijo opazoval le eno uro z vsemi štirimi instrumenti, vendar je zagotovil ogromno podatkov.
Nato je Larson opazila nekaj, česar ni povsem pričakovala. Poleg nastajanja svetle zvezde je obstajala široka emisijska značilnost, ki je običajno povezana z AGN. Ko je o tem povedala nekaterim raziskovalcem AGN, so stvari postale zanimive. Običajno galaksija v zgodnjem vesolju oddaja svetlobo iz supernove ali svetlobo iz nastajanja zvezd. Videti oba v isti galaksiji je bilo izjemno nepričakovano.
»Tedne smo trdili, da mora biti, da mora biti eno ali drugo. In izkaže se, da je oboje. Obstaja nekaj vpliva črne luknje na emisijske črte, ki jih vidimo, vendar večino svetlobe, ki jo vidimo na naših slikah, še vedno prevladuje del galaksije, ki tvori zvezde." Da je supermasivna črna luknja obstajala pred več kot 13,2 milijardami let in je še naprej rasla, ni tako presenetljivo, kot si morda mislite.
V zgodnjem vesolju so odkrili veliko večje črne luknje, J1342+0928, kvazigalaksija, odkrita 690 milijonov let po velikem poku, ima supermasivno črno luknjo velikosti 800 milijonov Sonc. Črna luknja v J0313-1806, odkrita 670 milijonov let po velikem poku, ima velikost 1,6 milijarde Sonc.
V obeh teh kvazarjih prevladuje emisija AGN. Po mnenju Larsonove in njenih kolegov je CEERS 1019 vmesna stopnja: točka med kasnejšimi večjimi galaksijami, v katerih prevladuje AGN, in tem, kako so se te galaksije in njihove črne luknje sploh začele oblikovati. Če pogledamo supermasivno črno luknjo v CEERS 1019, raziskovalci menijo, da je predmet nastal zaradi kolapsa masivnega predmeta, kot je ena najzgodnejših zvezd v vesolju. Te zvezde so bile veliko, veliko večje od zvezd, ki jih danes vidimo okoli sebe, zato bi imela črna luknja iz takšnega kolapsa prednost na poti do supermasivnosti.
Kot poudarja Larson, so bili rezultati pridobljeni v samo eni uri opazovanja. Pričakuje se, da bodo resnično globoka opazovanja razkrila bolj oddaljene in celo šibkejše galaksije, kar nam bo končno pomagalo razumeti, kako se je vesolje rodilo in kako je raslo.
Preberite tudi:
- Astronomi so bili priča energijski aktivaciji črne luknje
- Supermasivna črna luknja Sagittarius A* se je zbudila pred 200 leti