Uporaba teleskopov NASA astronomi so odkrili najbolj oddaljeno črno luknjo, ki so jo kdaj videli v rentgenskih žarkih. Črna luknja je v zgodnji fazi rasti, kakršne še nismo videli, kjer je njena masa podobna masi njene gostiteljske galaksije. Ta rezultat lahko pojasni, kako so nastale nekatere od prvih supermasivnih črnih lukenj v vesolju.
Z združevanjem podatkov iz Nasinega rentgenskega observatorija Chandra in Nasinega vesoljskega teleskopa James Webb je skupini raziskovalcev uspelo najti podpis rastoče črne luknje le 470 milijonov let po velikem poku.
"Potrebovali smo Webba, da bi našel to izjemno oddaljeno galaksijo, Chandra pa, da bi našel njeno supermasivno črno luknjo," je dejal Akos Bohdan iz Centra za astrofiziko Harvard-Smithsonian (CfA). "Uporabili smo tudi kozmično povečevalno lupo, ki je povečala količino svetlobe, ki smo jo zaznali." Ta učinek povečave je znan kot gravitacijska leča.
Bohdan in njegova ekipa so našli črno luknjo v galaksiji, imenovani UHZ1, v smeri galaktične jate Abell 2744, ki se nahaja 3,5 milijarde svetlobnih let od Zemlje. Vendar pa so Webbovi podatki pokazali, da je galaksija veliko dlje kot jata, 13,2 milijarde svetlobnih let od Zemlje, ko je bilo vesolje le 3 % svoje trenutne starosti.
Več kot dvotedenska opazovanja Chandra so razkrila prisotnost intenzivnega, pregretega plina v tej galaksiji, ki oddaja rentgenske žarke, kar je značilnost rastoče supermasivne črne luknje. Svetlobo iz galaksije in rentgenske žarke iz plina okoli njene supermasivne črne luknje poveča približno štirikrat vmesna snov v Abellu 2744 (zaradi gravitacijske leče), ki ojača infrardeči signal, ki ga zazna Webb, in omogoči Chandri zaznati šibek vir rentgenskih žarkov.
To odkritje je pomembno za razumevanje, kako lahko nekatere supermasivne črne luknje dosežejo ogromne mase kmalu po velikem poku. Ali nastanejo neposredno iz kolapsa ogromnih oblakov plina, ki ustvarjajo črne luknje z maso od 10 do 000 sonc? Ali izvirajo iz eksplozij prvih zvezd, ki ustvarijo črne luknje, ki tehtajo le 100 do 000 sonc?
»Obstajajo fizične omejitve, kako hitro lahko črne luknje rastejo, potem ko nastanejo, vendar imajo tiste, ki so rojene bolj masivne, prednost. To je kot sajenje sadike, ki potrebuje manj časa, da zraste v drevo polne velikosti, kot če bi začeli s semenom,« pravi Andy Goulding z univerze Princeton.
Bohdanova ekipa je našla prepričljive dokaze, da se je na novo odkrita črna luknja rodila masivno. Njeno maso ocenjujejo na podlagi svetlosti in energije rentgenskega sevanja v območju od 10 do 100 milijonov sonc. Ta masni razpon je podoben masi vseh zvezd v galaksiji, kjer se nahaja, v popolnem nasprotju s črnimi luknjami v središčih galaksij v bližnjem vesolju, ki običajno vsebujejo le desetinko odstotka svoje mase. zvezde galaksije.
Velika masa črne luknje v mladosti, pa tudi količina rentgenskih žarkov, ki jih proizvaja, in svetlost galaksije, ki jo je zaznal Webb, so skladni s teoretičnimi napovedmi soavtorja članka Priyamvada Natarajana z univerze Yale iz leta 2017 za supermasivno črna luknja, ki je nastala neposredno kot posledica kolapsa ogromnega oblaka plina.
"Verjamemo, da je to prvo odkritje 'supermasivne črne luknje' in najboljši dokaz, da nekatere črne luknje nastanejo iz ogromnih oblakov plina," je dejal Natarajan. "Prvič opazimo kratko stopnjo, ko supermasivna črna luknja tehta približno toliko kot zvezde v njeni galaksiji, preden zaostane."
Raziskovalci nameravajo uporabiti te in druge Webbove rezultate, pa tudi tiste, ki združujejo podatke iz drugih teleskopov, da bi zgradili popolnejšo sliko zgodnjega vesolja. Nasin vesoljski teleskop Hubble je že pokazal, da je svetloba iz oddaljenih galaksij močno okrepljena s snovjo v medgalaktični jati galaksij, kar delno pojasnjuje motivacijo za tukaj opisana opazovanja Webba in Chandre.
Preberite tudi: