Teleskop Webba wykrył najstarszą jak dotąd fuzję czarnych dziur
Astronomowie wykorzystali Teleskop Webba do zbadania trwające połączenie dwóch galaktyk i ich masywnych czarnych dziur, gdy Wszechświat miał zaledwie 740 milionów lat.
Astronomowie wykryli do tej pory supermasywne czarne dziury o masach od milionów do miliardów razy większych niż masa Słońca, w większości masywnych galaktyk w lokalnym Wszechświecie, w tym w galaktyce Drogi Mlecznej. Obiekty te miały prawdopodobnie duży wpływ na ewolucję galaktyk, w których się znajdują. Jednak naukowcy wciąż nie do końca rozumieją, w jaki sposób stają się one tak masywne.
Znalezienie gigantycznych czarnych dziur już w pierwszym miliardzie lat po Wielkim Wybuchu, zdaniem badaczy, wskazuje, że taki wzrost musiał nastąpić bardzo szybko i bardzo wcześnie. W najnowszym badaniu, Teleskop Webba rzuca nowe światło na wzrost czarnych dziur we wczesnym Wszechświecie.
Nowe obserwacje za pomocą Webba dostarczyły dowodów na trwające połączenie dwóch galaktyk i ich masywnych czarnych dziur, gdy Wszechświat miał zaledwie 740 milionów lat. System, w którym miało miejsce połączenie został nazwany ZS7. Badanie zostało opublikowane w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Jak tłumaczą astronomowie z ESA, masywne czarne dziury, które gromadzą materię, mają charakterystyczne cechy spektrograficzne, które pozwalają na ich identyfikację. W przypadku bardzo odległych galaktyk, takich te te obserwowane w najnowszym badaniu, sygnatury te są niedostępne z Ziemi i można je zobaczyć tylko za pomocą Webba.
„Znaleźliśmy dowody na obecność bardzo gęstego i szybko poruszającego się gazu w pobliżu czarnej dziury, a także gorącego i silnie zjonizowanego gazu oświetlonego przez energetyczne promieniowanie zwykle wytwarzane przez tego typu obiekty podczas epizodów akrecji. Dzięki bezprecedensowej ostrości i możliwości obrazowania Webba, udało nam się rozdzielenie rozdzielenie przestrzenne dwóch czarnych dziur” – wyjaśniła Hannah Übler z University of Cambridge.
Naukowcy stwierdzili, że jedna z dwóch czarnych dziur ma masę 50 milionów razy większą od masy Słońca. „Masa drugiej czarnej dziury jest prawdopodobnie podobna, chociaż jest znacznie trudniejsza do zmierzenia, ponieważ ukrywa się w gęstym gazie” – wyjaśnia Roberto Maiolino z University of Cambridge.
„Nasze odkrycia sugerują, że łączenie się jest ważną drogą, dzięki której czarne dziury mogą szybko rosnąć, nawet w młodym Wszechświecie. Wraz z innymi odkryciami Webba dotyczącymi aktywnych, masywnych czarnych dziur w odległym kosmosie, nasze wyniki pokazują również, że masywne czarne dziury kształtują ewolucję galaktyk od samego początku” – tłumaczy Übler.
„Masa gwiazdowa badanego przez nas układu jest podobna do masy naszego sąsiada, Wielkiego Obłoku Magellana. Możemy spróbować wyobrazić sobie, jaki wpływ na ewolucję łączących się galaktyk miałoby posiadanie przez każdą z nich jednej supermasywnej czarnej dziury tak dużej lub większej od tej, którą mamy w Drodze Mlecznej” – mówi Pablo G. Pérez-González z Centro de Astrobiología (CAB).
Badacze twierdzą, że gdy dwie czarne dziury połączą się, wygenerują również fale grawitacyjne. Zdarzenia takie jak to będzie możliwe do wykrycia za pomocą obserwatoriów fal grawitacyjnych nowej generacji, takich jak przyszła misja Laser Interferometer Space Antenna (LISA), która została jest w planach ESA i będzie pierwszym kosmicznym obserwatorium poświęconym badaniu fal grawitacyjnych.
„Obserwacje Webba mówią nam, że lżejsze układy możliwe do wykrycia przez LISA powinny występować znacznie częściej niż wcześniej zakładano. Najprawdopodobniej sprawi to, że dostosujemy nasze modele do częstotliwości misji w tym zakresie mas. A to tylko wierzchołek góry lodowej” – dodaje Nora Luetzgendorf z ESA.
Emil Gołoś
