Telescopul Webb a observat o gaură neagră cu o masă inexplicabil de mare

Privind înapoi în trecut, a devenit clar că lumina din galaxia numită J1120+0641 a avut nevoie de aproape la fel de mult timp pentru a ajunge pe Pământ cât a avut nevoie Universul pentru a se dezvolta până în prezent. Este inexplicabil cum gaura neagră din centrul său ar fi putut cântări atunci peste un miliard de mase solare, după cum au arătat măsurători independente. Descoperirile sunt publicate în revista Nature Astronomy.

Observațiile recente ale materialului din imediata vecinătate a găurii negre ar fi trebuit să dezvăluie un mecanism de hrănire eficient, însă nu au găsit nimic deosebit. Acest rezultat este cu atât mai extraordinar: ar putea însemna că astrofizicienii înțeleg mai puțin despre dezvoltarea galaxiilor decât credeau.

Primul miliard de ani de istorie cosmică reprezintă o provocare: primele găuri negre cunoscute din centrul galaxiilor au mase surprinzător de mari.

Noi observații cu Telescopul Webb

Noile observații cu Telescopul Webb oferă dovezi solide care răstoarnă unele explicații propuse, în special cele ale unui „mod de hrănire ultra-eficient” pentru primele găuri negre.

Stelele și galaxiile s-au schimbat enorm în ultimii 13,8 miliarde de ani, durata de viață a Universului.

Galaxiile au devenit mai mari și au dobândit mai multă masă, fie consumând gazul din jur, fie fuzionând între ele. Pentru o lungă perioadă de timp, astronomii au presupus că găurile negre supermasive din centrul galaxiilor ar fi crescut treptat, odată cu galaxiile în sine.

O galaxie într-un stadiu deosebit de tânăr al Universului

Dar creșterea găurilor negre nu poate fi arbitrar de rapidă. Materia care cade pe o gaură neagră formează un disc de acreție fierbinte și luminos. Atunci când acest lucru se întâmplă în jurul unei găuri negre supermasive, rezultatul este un nucleu galactic activ. Cele mai strălucitoare astfel de obiecte, cunoscute sub numele de quasari, sunt printre cele mai strălucitoare obiecte astronomice din întregul Cosmos. Dar această strălucire limitează cantitatea de materie care poate cădea pe gaura neagră: Lumina exercită o presiune, care poate stopa căderea de materie suplimentară.

Acesta este motivul pentru care astronomii au fost surprinși când, în ultimii douăzeci de ani, observațiile quasarilor îndepărtați au scos la iveală găuri negre foarte tinere care au atins totuși mase de până la 10 miliarde de mase solare.

Lumina are nevoie de timp pentru a călători de la un obiect îndepărtat până la noi, astfel încât observarea obiectelor îndepărtate înseamnă privirea în trecutul îndepărtat. Vedem cei mai îndepărtați quasari cunoscuți așa cum erau ei în epoca denumită „zorii cosmici”, la mai puțin de un miliard de ani după Big Bang, când s-au format primele stele și galaxii, scrie Phys.org.

Explicarea acestor găuri negre timpurii și masive reprezintă o provocare considerabilă pentru modelele actuale de evoluție a galaxiilor.

Observarea uneia dintre cele mai timpurii găuri negre

Odată cu Telescopul Webb, în special a instrumentului MIRI în infraroșu mediu, capacitatea astronomilor de a studia quasarii îndepărtați a progresat semnificativ. Pentru măsurarea spectrelor quasarilor îndepărtați, MIRI este de 4 000 de ori mai sensibil decât orice instrument anterior.

În 2019, cu câțiva ani înainte ca Telescopul James Webb să fie lansat, consorțiul european MIRI a decis să observe ceea ce era atunci cel mai îndepărtat quasar cunoscut, un obiect care poartă denumirea J1120+0641.

Analiza observațiilor i-a revenit Dr. Sarah Bosman, cercetător postdoctoral la Institutul Max Planck pentru Astronomie (MPIA) și membru al consorțiului european MIRI.

Observațiile au fost efectuate în ianuarie 2023, în timpul primului ciclu de observații al JWST, și au durat aproximativ două ore și jumătate. Acestea reprezintă primele cercetări în infraroșu mediu al unui quasar în perioada zorilor cosmici, la doar 770 de milioane de ani după Big Bang.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Astronomii au observat lumina de la unii dintre cei mai vechi quasari din Univers

Astronomii au descoperit mii de quasari roșii activi cu semnale radio puternice

Secretele celui mai luminos quasar observat în ultimele nouă miliarde de ani

A fost observată emisia de raze X de la cel mai luminos quasar văzut în ultimele 9 miliarde de ani