Ova misteriozna crna rupa iz kozmičke zore svemira teška je milijardu sunaca

Crna rupa otkrivena u Kozmičkoj zori iznenadila je znanstvenike svojom nevjerojatnom masom. Smještena u središtu galaksije J1120+0641, ova crna rupa teži više od milijardu Sunaca.

Kako piše Science Alert, iako danas postoje veće crne rupe, ono što zbunjuje znanstvenike jest trenutak u kojem je ova crna rupa postojala. Manje od 770 milijuna godina nakon Velikog praska, teško je razumjeti kako je crna rupa imala vremena narasti do takvih razmjera.

Galaksija J1120+0641: misteriozno podrijetlo

Poznajemo ovu galaksiju i njenu preveliku crnu rupu više od desetljeća, a znanstvenici su imali nekoliko teorija o tome kako je nastala. Nedavna promatranja pomoću teleskopa Svemirskog teleskopa James Webb odbacila su jednu od tih teorija. Prema svim mjerenjima, J1120+0641 izgleda “šokantno normalno”, što ostavlja mjesta za egzotičnije teorije o povećanju mase crne rupe.

Otkrivenje J1120+0641 objavljeno je 2011. godine i neko vrijeme bila je najudaljenija poznata kvazar galaksija. Kvazari su galaksije koje imaju središnju supermasivnu crnu rupu koja se hrani nevjerojatnom brzinom. Okružene su golemim oblakom plina i prašine, koje crne rupe gutaju što je brže moguće. Trenje i gravitacija oko crne rupe zagrijavaju materijal, zbog čega on sjaji.

Brzina hranjenja crnih rupa

Brzina kojom se crna rupa može hraniti nije neograničena. Maksimalna stabilna stopa određena je Eddingtonovim ograničenjem, iznad kojeg zagrijani materijal svijetli toliko jako da bi tlak zračenja premašio gravitacijsku silu, gurajući materijal dalje i ostavljajući crnu rupu bez hrane.

Crne rupe mogu privremeno ući u super-Eddingtonovu akreciju, gdje prelaze ovo ograničenje i proždiru što više materijala mogu prije nego što pritisak zračenja stupi na snagu. Ovo je jedno od mogućih objašnjenja za crnu rupu u središtu J1120+0641 i drugih velikih crnih rupa na početku svemira.

Nova promatranja teleskopa JWST

Kako bi tražili znakove super-Eddingtonove akrecije, astronomi su trebali podatke visoke rezolucije za detaljnu analizu svjetlosti galaksije. JWST, najmoćniji svemirski teleskop ikada izgrađen, optimiziran je za promatranje udaljenih dijelova svemira i vremena.

JWST je promatrao galaksiju početkom 2023. godine, a tim predvođen astronomom Sarom Bosman iz Instituta Max Planck za astronomiju u Njemačkoj analizirao je svjetlost koju je prikupio. Otkriveno je da se crna rupa hrani prilično normalno, bez znakova super-Eddingtonove akrecije. “Nema ničega u vezi s njenom akrecijom što bi značajno odudaralo od drugih, novijih kvazar galaksija,” kaže Bosman.

Zagonetka ostaje

Jedno od mogućih objašnjenja za ove gigantske crne rupe je da dodatna prašina vodi astronomima do precjenjivanja njihovih masa. Međutim, nema znakova dodatne prašine, što znači da je J1120+0641 onakva kakvom se čini: normalna kvazar galaksija, s crnom rupom koja ne proždire materijal velikom brzinom. Crna rupa i način na koji se hrani bili su već relativno zreli unutar nekoliko stotina milijuna godina od Velikog praska.

“Ukupno gledajući, nova promatranja samo dodaju misteriju: rani kvazari bili su šokantno normalni,” dodaje Bosman. “Bez obzira u kojim valnim duljinama ih promatramo, kvazari su gotovo identični u svim epohama svemira.”

To znači da super-Eddingtonova akrecija nije rješenje za rast zagonetno masivnih crnih rupa na početku vremena. Drugo vodeće objašnjenje je da su crne rupe nastale iz prilično velikih ‘sjemenki’. Umjesto sporog, postepenog procesa iz nečega veličine zvijezde, ova teorija predlaže da su crne rupe nastale iz kolapsa nakupina materijala ili čak izuzetno velikih zvijezda do stotina tisuća puta mase Sunca, dajući im početnu prednost u rastu.

Kako pronalazimo sve više tih divova skrivenih u magli na početku svemira, ova teorija čini se manje bizarnom i više kao najbolje moguće objašnjenje koje imamo za ovo tajanstveno razdoblje u povijesti našeg svemira. Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature Astronomy.