Pozorovania zozbierané pomocou vesmírneho teleskopu Jamesa Webba odhalili aktívnu supermasívnu čiernu dieru, ktorej hmotnosť je 9 miliónov krát väčšia ako Slnko a ktorá aktívne rastie a absorbuje hmotu z priestoru okolo nej. 570 miliónov rokov po Veľkom tresku ide o prvú supermasívnu čiernu dieru, ktorá vyrástla, hoci vedci dúfajú, že rekord dlho neudrží.
Čierna diera bola nájdená vo vnútri jednej z prvých objavených galaxií, predtým známej ako EGSY8p7, a odvtedy sa premenoval na CEERS 1019. Jeho objav by mohol pomôcť vyriešiť jednu z najväčších záhad raného vesmíru: ako čierne diery v Kozmickom úsvite narástli do takých veľkých rozmerov za tak krátky čas.
Článok s podrobnosťami o objave, ktorý vedie astrofyzička Rebecca Larsonová z Texaskej univerzity v Austine, sa objavuje v špeciálnom vydaní The Astrophysical Journal. "Našli sme najvzdialenejšie aktívne galaktické jadro (AGN) a najstaršiu čiernu dieru, akú sme kedy našli," povedal Larson pre ScienceAlert. Larson pôvodne pozorovala CEERS 1019 ako súčasť svojej práce pri štúdiu svetla produkovaného tvorbou hviezd vo veľmi ranom vesmíre.
Predpokladá sa, že toto svetlo, nazývané Lymanovo alfa žiarenie, vzniká ionizáciou neutrálneho vodíka počas tvorby hviezd. Raný vesmír bol naplnený hmlou neutrálneho vodíka, ktorý bránil šíreniu svetla, až potom, čo bol tento vodík ionizovaný, sa svetlo mohlo voľne šíriť.
Táto éra reionizácie, ako je známe, nebola úplne študovaná. Vieme, že sa to stalo v prvej miliarde rokov po Veľkom tresku pred 13,8 miliardami rokov, ale je veľmi ťažké pozrieť sa tak ďaleko do raného vesmíru. CEERS 1019 a niekoľko ďalších ultra skorých galaxií sú vynikajúce objekty pre túto štúdiu, pretože sú relatívne jasné. Galaxia bola identifikovaná v údajoch Hubblea v roku 2015 a v tom čase to bola najskoršia a najvzdialenejšia pozorovaná galaxia.
Ďalšie pozorovania potvrdili jeho existenciu, ale podrobnejšie informácie zostali v nedohľadne: najskoršie svetlo vo vesmíre sa v dôsledku expanzie vesmíru posunulo tak ďaleko do infračervenej časti spektra, že je potrebný výkonný špeciálny infračervený prístroj, ako je JWST študovať to.
Takže keď sa objavil JWST, CEERS 1019 – najjasnejšia z Hubbleových galaxií tejto éry – sa stal jasným cieľom. Ďalekohľad sledoval galaxiu iba jednu hodinu so všetkými štyrmi prístrojmi, no poskytol množstvo údajov.
Potom si Larson všimol niečo, čo celkom neočakávala. Okrem tvorby jasných hviezd existovala široká emisná charakteristika zvyčajne spojená s AGN. Keď o tom povedala niektorým výskumníkom AGN, veci začali byť zaujímavé. Galaxia v ranom vesmíre zvyčajne vyžaruje buď svetlo zo supernovy, alebo svetlo z tvorby hviezd. Vidieť oboch v tej istej galaxii bolo mimoriadne neočakávané.
„Týždne sme sa dohadovali, že by to malo byť, že by to malo byť jedno alebo druhé. A ukazuje sa, že je to oboje. Čierna diera má určitý vplyv na emisné čiary, ktoré vidíme, ale väčšine svetla, ktoré vidíme na našich obrázkoch, stále dominuje hviezdotvorná časť galaxie." To, že supermasívna čierna diera existovala pred viac ako 13,2 miliardami rokov a stále rastie, nie je také prekvapujúce, ako by ste si mohli myslieť.
Oveľa väčšie čierne diery boli objavené v ranom vesmíre, J1342+0928, kvázi galaxia objavená 690 miliónov rokov po Veľkom tresku, má supermasívnu čiernu dieru s veľkosťou 800 miliónov Sĺnk. Čierna diera v J0313-1806, objavená 670 miliónov rokov po Veľkom tresku, má veľkosť 1,6 miliardy Sĺnk.
Obom týmto kvazarom dominuje emisia AGN. Podľa Larsonovej a jej kolegov je CEERS 1019 medzistupňom: bodom medzi neskoršími, väčšími galaxiami s dominanciou AGN a tým, ako sa tieto galaxie a ich čierne diery začali formovať. Pri pohľade na supermasívnu čiernu dieru v CEERS 1019 vedci veria, že objekt vznikol kolapsom masívneho objektu, akým je napríklad jedna z najstarších hviezd vo vesmíre. Tieto hviezdy boli oveľa, oveľa väčšie ako hviezdy, ktoré dnes vidíme okolo seba, takže čierna diera z takéhoto kolapsu by mala náskok na ceste k supermasivite.
Ako upozorňuje Larson, výsledky boli získané len za jednu hodinu pozorovania. Očakáva sa, že skutočne hlboké pozorovania odhalia vzdialenejšie a ešte slabšie galaxie, čo nám konečne pomôže pochopiť, ako sa vesmír zrodil a ako rástol.
Prečítajte si tiež:
- Astronómovia boli svedkami energetickej aktivácie čiernej diery
- Supermasívna čierna diera Sagittarius A* sa prebudila pred 200 rokmi