U galaksiji poznatoj kao UHZ1, samo 470 milijuna godina nakon velikog praska i rođenja svemira, znanstvenici su otkrili supermasivnu crnu rupu koja je postavila rekord kao najranija crna rupa ikada opažena. To izvanredno otkriće predstavlja jedinstvenu priliku za proučavanje ranih faza razvoja crne rupe, odnosno faze kojoj dosad nismo svjedočili, s obzirom na to da je novootkrivena crna rupa slične mase kao i njezina galaksija domaćin.
Za otkriće potrebna dva teleskopa
Zbog goleme udaljenosti za otkriće su bili potrebni zajednički napori rendgenske zvjezdarnice Chandra, svemirskog teleskopa James Webb (JWST) i osobitosti teorije relativnosti. Astrofizičar Akos Bogdan iz Centra za astrofiziku Harvard-Smithsonian predvodio je tim iza tog revolucionarnog otkrića.
Postoje fizička ograničenja koliko brzo crne rupe mogu rasti nakon što se formiraju, ali one koje su rođene masivnije imaju prednost, objašnjava astrofizičar Andy Goulding sa Sveučilišta Princeton. Taj je proces analogan sadnji mladice, njezin rast ubrzava u usporedbi s rastom biljke iz sjemena.
Razmjeri supermasivnih crnih rupa su zapanjujući. Primjerice, Sagittarius A*, supermasivna crna rupa u srcu Mliječne staze, ima 4,3 milijuna puta veću masu od Sunca. Novo otkriće dovodi u pitanje naše razumijevanje toga kako su se takve kolosalne crne rupe mogle formirati tako brzo nakon velikog praska.
Kako bi razriješili taj misterij, znanstvenici se oslanjaju na opažanja i zaključke. Međutim, promatranje kozmičke zore, razdoblja unutar prvih milijardu godina nakon velikog praska, ogroman je izazov. Svjetlost s tih drevnih područja je slaba i ima crveni pomak zbog širenja prostor-vremena.
Još jedan trik pomogao astronomima
JWST, najmoćniji svemirski teleskop ikad konstruiran, promatra svemir upravo u crvenom spektru, ali ni to nije bilo dovoljno da se uoči UHZ1. Kako bi prevladao to ograničenje, Bogdanov tim koristio je gravitacijsko lećenje, rezultat masivnih gravitacijskih sila koje uzrokuju zakrivljenje prostor-vremena. Ta zakrivljenost povećava, replicira i iskrivljuje svjetlost iz udaljenijih područja svemira.
UHZ1 se nalazi iza klastera galaksija Abell 2744, udaljenog od nas otprilike 3,5 milijardi svjetlosnih godina. Gravitacija tog klastera povećala je svjetlost UHZ1 četiri puta, dopuštajući JWST-u da uhvati svjetlost galaksije, a Chandri da otkrije X-zračenje iz vrtložnog plina koji okružuje supermasivnu crnu rupu unutar te galaksije.
Iz tih opažanja, tim je procijenio da se masa crne rupe, ako troši materijal maksimalnom brzinom, kreće između 10 milijuna i 100 milijuna puta mase veće od našeg Sunca. Nevjerojatno, ali to je gotovo ekvivalentno kombiniranoj masi svih zvijezda u galaksiji UHZ1.
Nastala izravnim kolapsom
Nova otkrića sugeriraju da su UHZ1 i njegova crna rupa još uvijek u povojima, a crna rupa vjerojatno je nastala izravnim kolapsom, a ne postupnim nakupljanjem.
Mislimo da je ovo prvo otkrivanje ogromne crne rupe i najbolji dosad dobiveni dokaz da neke crne rupe nastaju iz masivnih oblaka plina, kaže astrofizičar Priyamvadi Natarajan. To otkriće označava kratku fazu u kojoj se masa supermasivne crne rupe pobliže podudara s masom zvijezda u njezinoj galaksiji, prije nego što dođe do znatnih odstupanja.
Dok se model spore akrecije još uvijek može primijeniti na neke supermasivne crne rupe, gomilanje dokaza sugerira da je izravni kolaps prevladavajući mehanizam nastanka crnih rupa u ranom svemiru. Potencijal za daljnja otkrića o praskozorju vremena od JWST-a je ogroman te obećava još više iznenađenja u budućnosti.
Navedeno istraživanje planirano je za objavu u časopisu Nature Astronomy, a trenutačno je dostupno na repozitoriju arXiv.
Izvor: Science Alert
