Najstarija i najudaljenija potvrđena crna rupa

Međunarodni tim astronoma, predvođen Sveučilištem u Teksasu u Cosmic Frontier Centru u Austinu, identificirao je najudaljeniju crnu rupu ikad potvrđenu.

Ona i njezina galaksija CAPERS-LRD-z9, nastale su "samo" 500 milijuna godina nakon Velikog praska. To ih smješta 13,3 milijarde godina u prošlost, kada je naš svemir bio na samo 3% od današnje starosti, što pruža jedinstvenu priliku za proučavanje strukture i evolucije ovog enigmatičnog razdoblja.

„Kada se traže crne rupe, ovo je otprilike najdalja moguća prošlost. Zaista pomičemo granice onoga što trenutna tehnologija može otkriti“, rekao je Anthony Taylor, postdoktorski istraživač u Cosmic Frontier Centru i voditelj tima koji je došao do otkrića objavljenog 6. kolovoza u Astrophysical Journalu.

Tim je za svoju pretragu koristio podatke iz programa CAPERS (CANDELS-Area Prism Epoch of Reionization Survey) svemirskog teleskopa James Webb. Pokrenut 2021. godine, JWST pruža najdalekosežnije dostupne poglede u svemir, a CAPERS omogućuje promatranje najudaljenijeg ruba.

„Prvi cilj CAPERS-a je potvrditi i proučiti najudaljenije galaksije“, rekao je Mark Dickinson, koautor rada i voditelj CAPERS tima. „JWST spektroskopija je ključna za potvrđivanje njihovih udaljenosti i razumijevanje njihovih fizičkih svojstava.“

U početku viđena kao zanimljiva točkica na snimkama programa, CAPERS-LRD-z9 se pokazala kao dio nove klase galaksija poznatih kao "Male crvene točke". Prisutne samo u prvih 1,5 milijardi godina svemira, ove galaksije su vrlo kompaktne, crvene i neočekivano sjajne.

Ova galaksija doprinosi sve većem broju dokaza da su supermasivne crne rupe izvor neočekivanog sjaja u Malim crvenim točkama. Obično bi taj sjaj ukazivao na obilje zvijezda u galaksiji, međutim, Male crvene točke postoje u vrijeme kada je tako velika masa zvijezda malo vjerojatna.

S druge strane, crne rupe također jako sjaje. To je zato što komprimiraju i zagrijavaju materijale koje konzumiraju, stvarajući ogromnu svjetlost i energiju. Potvrđujući postojanje jedne u CAPERS-LRD-z9, astronomi su pronašli upečatljiv primjer ove veze u Malim crvenim točkicama.

Novootkrivena galaksija mogla bi pomoći u odgovoru na pitanje što uzrokuje izrazitu crvenu boju u Malim crvenim točkama. To bi moglo biti zbog gustog oblaka plina koji okružuje crnu rupu, iskrivljavajući njezinu svjetlost u crvenije valne duljine dok prolazi. „Vidjeli smo ove oblake u drugim galaksijama“, objasnio je Taylor.

Ova galaksija je također značajna po tome koliko je njena crna rupa kolosalna. Procjenjuje se da je do 300 milijuna puta veća od našeg Sunca, a njena masa mjeri i do polovice mase svih zvijezda u njenoj galaksiji. Čak i među supermasivnim crnim rupama, ovo je posebno veliko.

Pronalazak tako masivne crne rupe tako rano pruža astronomima vrijednu priliku da prouče kako su se ti objekti razvili. Crna rupa prisutna u kasnijem svemiru imala je različite prilike za rast tijekom svog životnog vijeka. Ali ona prisutna u prvih nekoliko stotina milijuna godina ne bi. „Ovo doprinosi sve većem broju dokaza da su rane crne rupe rasle mnogo brže nego što smo mislili da je moguće“, rekao je Finkelstein. „Ili su u početku bile daleko masivnije nego što naši modeli predviđaju.“

Kako bi nastavili istraživanje CAPERS-LRD-z9, tim se nada prikupiti više opažanja veće rezolucije koristeći JWST. To bi moglo pružiti bolji uvid u njega i ulogu koju su crne rupe igrale u razvoju malih crvenih točaka. „Ovo je dobar testni objekt za nas“, rekao je Taylor. „Nismo mogli proučavati ranu evoluciju crnih rupa do nedavno i uzbuđeni smo vidjeti što možemo naučiti iz ovog jedinstvenog objekta.“