Czarna dziura sprzed ponad 13 miliardów lat

Najstarsza czarna dziura jaką kiedykolwiek zaobserwowano, pochodzi z początków Wszechświata. Astronomowie stwierdzili, że całkowicie <<pożera>> ona swoją galaktykę-gospodarza.

Naukowcy z University of Cambridge, wykorzystali Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) do wykrycia czarnej dziury, która pochodzi z 400 milionów lat po Wielkim Wybuchu, ponad 13 miliardów lat temu. Badania zostały opublikowane w czasopiśmie Nature.

Zdaniem badaczy fakt, że tak zaskakująco masywna czarna dziura – kilka milionów razy większa od masy naszego Słońca – istnieje tak wcześnie we Wszechświecie, podważa założenia dotyczące formowania się i wzrostu tych kosmicznych obiektów. Astronomowie uważają, że supermasywne czarne dziury znajdujące się w centrum galaktyk takich jak Droga Mleczna rosły do swoich obecnych rozmiarów przez miliardy lat. Jednak rozmiar tej nowo odkrytej sugeruje, że mogą one powstawać w inny sposób – mogą „rodzić się duże” lub mogą pożerać materię w tempie pięciokrotnie wyższym niż dotychczas uważano za możliwe.

Zgodnie ze standardowymi modelami, supermasywne czarne dziury powstają z resztek martwych gwiazd, które zapadają się i mogą utworzyć czarną dziurę o masie około sto razy większej niż masa Słońca. Gdyby rosła w oczekiwany sposób, ta nowo wykryta czarna dziura potrzebowałaby około miliarda lat, aby urosnąć do obserwowanych rozmiarów. Jednak w momencie wykrycia tej czarnej dziury Wszechświat nie istniał tyle czasu.

Wszystkie tego typu kosmiczne obiekty pożerają materiał ze swojej galaktyki macierzystej, aby napędzać swój wzrost. Jednak ta starożytna czarna dziura pożera materię znacznie bardziej energicznie niż podobne do niej struktury w późniejszych epokach.

Młoda galaktyka-gospodarz, zwana GN-z11, jest niezwykle jasna przez obecność giganta w swoim centrum. Czarne dziury nie mogą być bezpośrednio obserwowane, ale zamiast tego są wykrywane przez charakterystyczną poświatę wirującego dysku akrecyjnego, który tworzy się w pobliżu krawędzi czarnej dziury. Gaz w dysku akrecyjnym staje się niezwykle gorący i zaczyna świecić i emitować energię w zakresie ultrafioletowym. Dzięki tej silnej poświacie astronomowie są w stanie wykryć czarne dziury.

GN-z11 to mała galaktyka, około sto razy mniejsza od Drogi Mlecznej, ale czarna dziura prawdopodobnie szkodzi jej rozwojowi. Gdy czarne dziury pochłaniają zbyt dużo gazu, wypychają go niczym ultraszybki wiatr. Może on zatrzymać proces formowania się gwiazd, powoli zabijając galaktykę, ale wpływa to również na samą czarną dziurę, ponieważ odcina jej źródło „pożywienia”.

Prof. Maiolino twierdzi, że czułość JWST oznacza, że w nadchodzących miesiącach i latach mogą zostać znalezione jeszcze starsze czarne dziury. Astronomowie mają nadzieję wykorzystać przyszłe obserwacje z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, aby spróbować znaleźć mniejsze „nasiona” czarnych dziur, co może pomóc im rozwikłać różne sposoby formowania się tych kosmicznych gigantów.

Emil Gołoś