Cinci „monștri cosmici” observați cu Telescopul Webb pun sub semnul întrebării tot ce știu astrofizicienii

Un quasar este nucleul extrem de luminos al unei galaxii care găzduiește în centrul său o gaură neagră supermasivă activă. Pe măsură ce atrage gazul și praful din jur, gaura neagră emite o cantitate enormă de energie, astfel quasarii fiind unele dintre cele mai strălucitoare obiecte din Univers.

Oamenii de știință au propus ca primii quasari să fi apărut din regiuni prea dense de materie primordială, care ar fi produs și multe galaxii mai mici în mediul quasarilor. Însă, într-un nou studiu condus de MIT, astronomii au observat niște quasari antici care par să fie surprinzător de singuri în Universul timpuriu.

Astronomii au folosit Telescopul spațial James Webb (JWST) al NASA pentru a privi înapoi în timp, cu peste 13 miliarde de ani, pentru a studia mediul cosmic din jurul a cinci quasari antici cunoscuți. Aceștia au descoperit o varietate surprinzătoare în vecinătățile lor, sau „câmpurile de quasari„. În timp ce unii quasari se află în câmpuri foarte aglomerate, cu mai mult de 50 de galaxii vecine, așa cum prevăd toate modelele, restul quasarilor par să plutească în gol, cu doar câteva galaxii rătăcite în vecinătatea lor.

Acești quasari solitari pun la încercare înțelegerea fizicienilor cu privire la modul în care astfel de obiecte luminoase s-au putut forma atât de devreme în Univers, fără o sursă semnificativă de materie înconjurătoare care să alimenteze creșterea găurii lor negre.

„Contrar convingerilor anterioare, constatăm că, în medie, acești quasari nu se află neapărat în acele regiuni cu cea mai mare densitate din universul timpuriu. Unele dintre ele par să fie așezate în mijlocul pustietății”, spune Anna-Christina Eilers, profesor asistent de fizică la MIT. „Este dificil de explicat cum acești quasari au putut crește atât de mult dacă par să nu aibă din ce să se hrănească”.

Cei cinci quasari, printre cei mai vechi observați până în prezent

Există posibilitatea să nu fie atât de solitari pe cât par, ci să fie în schimb înconjurați de galaxii care sunt puternic învăluite în praf și, prin urmare, ascunse vederii. Eilers și colegii săi speră să își ajusteze observațiile pentru a încerca să vadă prin orice astfel de praf cosmic, pentru a înțelege cum au crescut quasarii atât de mari, atât de repede, în universul timpuriu.

Cei cinci quasari observați sunt printre cei mai vechi observați până în prezent. Cu o vechime de peste 13 miliarde de ani, obiectele s-ar fi format la 600 sau 700 de milioane de ani după Big Bang. Găurile negre supermasive care alimentează quasarii sunt de 1 miliard de ori mai masive decât Soarele și de peste un trilion de ori mai strălucitoare.

Echipa a analizat imaginile celor cinci quasari antici, surprinse cu Webb între august 2022 și iunie 2023. Observațiile fiecărui quasar au cuprins mai multe imagini „mozaic”, sau vederi parțiale ale câmpului quasarului, pe care echipa le-a asamblat efectiv pentru a produce o imagine completă a vecinătății din jurul fiecărui quasar.

Telescopul a efectuat, de asemenea, măsurători ale luminii pe mai multe lungimi de undă în câmpul fiecărui quasar, pe care echipa le-a procesat apoi pentru a determina dacă un anumit obiect din câmp este lumina unei galaxii învecinate și cât de departe se află o galaxie, de mult mai luminosul quasar central, scrie EurekAlert.

Telescopul Webb a privit peste 13 miliarde de ani înapoi în timp

Discrepanța dintre câmpurile quasarilor pune sub semnul întrebării înțelegerea standard a formării găurilor negre și a galaxiilor. Conform celei mai bune înțelegeri a fizicienilor cu privire la modul în care au apărut primele obiecte din Univers, o rețea cosmică de materie întunecată ar fi trebuit să stabilească cursul. Materia întunecată este o formă încă necunoscută de materie care nu are alte interacțiuni cu mediul înconjurător decât prin gravitație.

La scurt timp după Big Bang, se crede că Universul timpuriu a format filamente de materie întunecată care au acționat ca un fel de drum gravitațional, atrăgând gazul și praful de-a lungul tendoanelor sale.

În regiunile extrem de dense ale acestei rețele, materia s-ar fi acumulat pentru a forma obiecte mai masive. Iar cele mai luminoase și mai masive obiecte timpurii, cum ar fi quasarii, s-ar fi format în regiunile cu densitate maximă ale rețelei, care ar fi produs, de asemenea, multe alte galaxii mai mici.

Oamenii de știință estimează că, de fapt, quasarii ar fi trebuit să crească continuu, cu rate de acreție foarte mari, pentru a atinge masa și luminozitatea extreme la momentele la care astronomii i-au observat, la mai puțin de 1 miliard de ani după Big Bang.

Dacă modelele cosmologice ale fizicienilor sunt corecte, aceste regiuni pustii înseamnă că există foarte puțină materie întunecată sau materie primă pentru producerea de stele și galaxii.

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

Un triplet rar de quasari formează cel mai masiv obiect din Univers

Telescopul Webb a detectat o scurgere bizară în galaxia unui quasar luminos