Dodano: 22 kwiecień 2022r.

Hubble rzuca światło na pochodzenie supermasywnych czarnych dziur

Międzynarodowy zespół astronomów zidentyfikowali we wczesnym Wszechświecie szybko rosnącą czarną dziurę. Obiekt ten naukowcy uważają za prekursora supermasywnych czarnych dziur. Analizy wykazały, że istniał już 750 milionów lat po Wielkim Wybuchu.

Hubble rzuca światło na pochodzenie supermasywnych czarnych dziur

 

Naukowcy wykorzystując archiwalne dane z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a oraz innych obserwatoriów kosmicznych i naziemnych odkryli unikatowy obiekt we wczesnym Wszechświecie. GNz7q, bo tak został sklasyfikowany, to czarna dziura, która istniała już 750 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Badacze uważają, że jest ona przodkiem czy raczej prekursorem supermasywnej czarnej dziury.

Opis badań ukazał się na łamach pisma „Nature” (DOI: 10.1038/s41586-022-04454-1).

Pochodzenie supermasywnych czarnych dziur

Zrozumienie, w jaki sposób supermasywne czarne dziury powstają i rosną, stało się poważnym wyzwaniem, odkąd odkryto je we wczesnym Wszechświecie. Teorie i symulacje komputerowe przewidują szybko rosnące czarne dziury w zapylonych, wczesnych galaktykach gwiazdotwórczych, ale do tej pory żadnych takich struktur nie zaobserwowano.

Teraz jednak astronomowie donieśli o odkryciu GNz7q – obiektu, który uważany jest za pierwszą tak szybko rosnącą czarną dziurę we wczesnym Wszechświecie. Archiwalne dane z teleskopu Hubble'a pomogły zespołowi zbadać emisję światła ultrafioletowego (UV) i podczerwonego wydającą się pochodzić z dysku akrecyjnego i ustalić, że GNz7q istniał zaledwie 750 milionów lat po Wielkim Wybuchu.

- Nasza analiza sugeruje, że GNz7q jest pierwszym przykładem szybko rosnącej czarnej dziury w wypełnionym pyłem jądrze galaktyki w epoce bliskiej najwcześniejszej supermasywnej czarnej dziurze znanej we Wszechświecie – wyjaśnia Seiji Fujimoto z Instytut Nielsa Bohra na Uniwersytecie Kopenhaskim w Danii, główny autor publikacji. - Właściwości obiektu w całym spektrum elektromagnetycznym są doskonale zgodne z przewidywaniami z symulacji teoretycznych – dodaje.

Naukowcy twierdzą, że GNz7q ma właściwości pośrednie między młodą galaktyką gwiazdotwórczą a kwazarem. - Odkryty przez nas obiekt łączy dwie rzadkie populacje ciał niebieskich: pyłowe rozbłyski gwiazd i jasne kwazary. Zapewnia nam tym samym nową ścieżkę do lepszego zrozumienia szybkiego wzrostu supermasywnych czarnych dziur we wczesnym Wszechświecie. Obiekt ten jest prekursorem supermasywnych czarnych dziur, które obserwujemy w późniejszych epokach – mówi Fujimoto.

Kosmiczny Świt

Okres, z którego pochodzi GNz7q, znany jest jako Kosmiczny Świt – epoka rozpoczynająca się od około 50 milionów lat po Wielkim Wybuchu i trwająca około 1 miliarda lat, kiedy formowały się najwcześniejsze obiekty w kosmosie, w tym młode gwiazdy i pierwsze galaktyki. W pewnym momencie tej kosmicznej ewolucji pojawiły się również supermasywne czarne dziury.

Ale jakie obiekty były ewolucyjnymi prekursorami supermasywnych czarnych dziur we wczesnym Wszechświecie? To jedna z największych tajemnic współczesnej astronomii - w jaki sposób supermasywne czarne dziury, mające masę od milionów do miliardów mas Słońca, stały się tak ogromne tak szybko.

Obecne teorie przewidują, że supermasywne czarne dziury zaczynają swoje życie w aktywnych, osłoniętych pyłem jądrach energicznie formujących gwiazdy galaktyk, zanim wyrzucą otaczający je gaz i pył. Chociaż są one niezwykle rzadkie, we wczesnym Wszechświecie wykryto zarówno pyłowe galaktyki, w których wystąpiły wybuchy gwiazd, jak i jasne kwazary. Zespół jest przekonany, że GNz7q może być „brakującym ogniwem” między tymi dwiema klasami obiektów.

Chociaż nie można całkowicie wykluczyć innych interpretacji danych, obserwowane właściwości GNz7q są zgodne z przewidywaniami teoretycznymi. Galaktyka macierzysta Gnz7q jest niezwykle aktywna i tworzy gwiazdy w szybkim tempie, a sama jest jasna w ultrafiolecie, ale bardzo słaba w zakresie promieniowania rentgenowskiego. Zespół zinterpretował to w ten sposób, że w GNz7q znajduje się czarna dziura przechodząca szybką fazę wzrostu, wciąż przesłonięta przez chmury pyłu.

 

Źródło: NASA, fot. NASA, ESA, N. Bartmann