Niezwykłe odkrycie: namierzono słabe światło z odległej galaktyki. Wykryto pradawną, nietypową czarną dziurę. Rzuca nowe światło na teorie powstania galaktyk i czarnych dziur we Wszechświecie

Odkrycie czarnej dziury powstałej mniej niż 600 mln lat po Wielkim Wybuchu

Instrumenty Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba umożliwiły naukowcom obserwację słabego światła z tej odległej galaktyki CANUCS-LRD-z8.6 i wykrycie kluczowych znaków wskazujących na obecność w niej pochłaniającej materię czarnej dziury.

„To odkrycie jest naprawdę niezwykłe. Zaobserwowaliśmy galaktykę pochodzącą sprzed mniej niż 600 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Ponadto, nie tylko znajduje się w niej supermasywna czarna dziura, ale ta czarna dziura rośnie bardzo szybko – znacznie szybciej niż spodziewalibyśmy się w takiej galaktyce na tak wczesnym etapie. To podważa nasze rozumienie powstawania czarnych dziur i galaktyk we wczesnym wszechświecie i otwiera nowe kierunki badań nad tym, jak te obiekty mogły się ukształtować” – podkreśliła Roberta Tripodi z Uniwersytetu w Lublanie, główna autorka badania opisanego na łamach magazynu „Nature Communications”.

Widmo galaktyki z gazem silnie zjonizowanym

Badacze przeanalizowali widmo galaktyki, które pokazało gaz silnie zjonizowany przez wysokoenergetyczne promieniowanie, a także sugerowało jego szybkie obracanie się wokół centralnego źródła. To kluczowe cechy supermasywnej czarnej dziury – zaznaczyli eksperci.

Dokładne dane widmowe pozwoliły oszacować jej masę, co pokazało, że jest ona niezwykle duża jak na tak wczesny etap istnienia wszechświata. Wykazano również, że CANUCS-LRD-z8.6 jest kompaktowa i nie wytworzyła jeszcze wielu ciężkich pierwiastków - to galaktyka na wczesnym etapie ewolucji. Dzięki temu jest ona niezwykle interesującym obiektem badań.

Pomiary ilości energii emitowanej w różnych pasmach widma pozwoliły naukowcom opisać także fizyczne parametry galaktyki. „Dane, które otrzymaliśmy z teleskopu Webba, są absolutnie kluczowe. Cechy widmowe ujawnione dzięki Webbowi dostarczyły wyraźnych oznak ściągającej materię czarnej dziury w centrum galaktyki – czego nie dałoby się zaobserwować przy użyciu wcześniejszej technologii. To czyni odkrycie jeszcze bardziej fascynującym, ponieważ czarna dziura w tej galaktyce jest zbyt masywna w stosunku do jej masy gwiazdowej. Sugeruje to, że czarne dziury we wczesnym Wszechświecie mogły rosnąć znacznie szybciej, niż galaktyki, które je goszczą” – tłumaczyła dr Nicholas Martis, współautor badania.

Centralna czarna dziura

Badacze wyjaśnili, że już wcześniej zaobserwowano, że masa supermasywnych czarnych dziur jest powiązana z masami ich galaktyk macierzystych - im większa staje się galaktyka, tym większa rośnie także centralna czarna dziura. CANUCS-LRD-z8.6 jest jednak najbardziej masywną znaną galaktyką – z centralną czarną dziurą, na tak wczesnym etapie istnienia Wszechświata. To nie wszystko - jej centralna czarna dziura jest jeszcze bardziej masywna niż można by oczekiwać, a to przeczy uznanej zależności. Wynik ten sugeruje więc – wskazali specjaliści - że czarne dziury mogły powstawać i zaczynać rosnąć w przyspieszonym tempie we wczesnym Wszechświecie, nawet w stosunkowo małych galaktykach.

„Niespodziewanie szybki wzrost czarnej dziury w tej galaktyce rodzi pytania o procesy, które umożliwiły tak masywnym obiektom pojawienie się tak wcześnie. Kontynuując analizę danych, mamy nadzieję znaleźć więcej galaktyk takich jak CANUCS-LRD-z8.6, które mogą dostarczyć nam jeszcze głębszych informacji o pochodzeniu czarnych dziur i galaktyk” – podsumowała.

Autor: Marek Matacz (PAP)