kozmos.hr
Astronomija

Kako su crne rupe prešle s kreiranja na gušenje zvijezda

James Webb prva slika - naslovnica (NASA)
objavljeno

Istraživači su desetljećima težili razumijevanju ranih epoha svemira, a teleskop James Webb (JWST) pružio je revolucionarni uvid. Njegove sposobnosti detekcije u infracrvenom spektru razotkrile su seriju sitnih, crvenih točaka, koje predstavljaju neke od prvih formiranih galaksija u kozmosu. Ovo neočekivano otkriće nije samo vizualno očaravajuće, već pruža ključne uvide u procese koji su oblikovali galaksije i njihove zagonetne crne rupe na samim početcima svemira.

“Izvanredno otkriće teleskopa James Webb otkriva da svemir obiluje kompaktnim i intenzivno infracrvenim objektima, u kojima već postoje ogromne crne rupe,” ističe Mitch Begelman, JILA Fellow i profesor astrofizike na Sveučilištu u Coloradu. “Pretpostavka o njihovoj nemogućnosti sada je opovrgnuta.”

Begelman, zajedno s kolegama astronomima, uključujući Joea Silka s Johns Hopkins Sveučilišta, objavio je rezultate u časopisu The Astrophysical Journal Letters, ističući potrebu za novim teorijskim pristupima u objašnjenju prisutnosti ovih kolosalnih crnih rupa.

Novi pristupi

“Za usklađivanje teorijskog okvira o nastanku galaksija s novo prikupljenim podacima neophodan je novi pristup,” naglašava Silk, glavni autor studije koja otvara nove perspektive. Tradicionalno, smatralo se da galaksije prolaze kroz postupni evolucijski proces, formirajući se tijekom milijardi godina. Prema ovom pogledu, zvijezde su prve svijetlile u kosmičkoj tami, označavajući početak galaktičke tvorbe. “Bila je to postupna tranzicija od prvih zvijezda do galaksija dominiranih zvjezdanim populacijama,” objašnjava Begelman. “Na kraju tog procesa započinjala je formacija crnih rupa.”

Pretpostavljalo se da supermasivne crne rupe, te moćne i tajanstvene sile, nastaju nakon zvijezda, tiho rastući unutar središta galaksija i povremeno regulirajući stvaranje novih zvijezda kako bi se očuvala ravnoteža. Međutim, zahvaljujući JWST-u i njegovom promatranju “malenih crvenih točaka”, ustanovljeno je da su prve galaksije bile svjetlije od očekivanog, s mnogima koje su prikazivale suživot zvijezda i centralnih crnih rupa, poznatih kao kvazari. “Kvazari su najsjajniji objekti u svemiru,” pojašnjava Silk. “Nastaju akrecijom plina na masivne crne rupe u jezgrama galaksija, stvarajući nevjerojatne sjajnosti koje zasjenjuju njihove domaćine. Oni su doslovni giganti u gnijezdu.”

Tradicionalne teorije

Ovo zajedništvo zvijezda i crnih rupa brzo je ukazalo na to da su tradicionalne teorije o formiranju galaksija nedostatne. “Novi podaci sugeriraju obrnuti proces: crne rupe i prve zvijezde formirale su se zajedno, nakon čega je uslijedio razvoj ostalih galaktičkih komponenata,” izlaže Begelman. “Na početku, rast crne rupe stimulira stvaranje zvijezda, da bi kasnije, uz promjenu uvjeta, prešao u fazu inhibicije zvjezdane tvorbe.” Ova nova hipoteza sugerira da je veza između formiranja zvijezda i crnih rupa intenzivnija nego što se prethodno vjerovalo, s međusobno poticajnim učinkom na rast, poznatim kao pozitivna povratna sprege.

“Stvaranje zvijezda potiče rast masivnih crnih rupa i obrnuto, u dinamičkoj simbiozi nasilja, rođenja i smrti, postavljajući novi model za razumijevanje formiranja galaksija,” zaključuje Silk. Nakon gotovo milijardu godina, ove formacijske sile postale su supresivne, iscrpljujući zalihe plina unutar galaksija i time zaustavljajući stvaranje novih zvijezda. Ovaj “negativni feedback” bio je rezultat energetski efikasnih izljeva—snažnih vjetrova koji su odnosili plin izvan galaksija, onemogućavajući daljnju zvjezdanu kreaciju.

Reviziju kronologije

S ovim novim razumijevanjem, istraživači predlažu reviziju kronologije od pozitivnog do negativnog feedbacka u ranim fazama galaktičke evolucije. Analizirajući različite spektre svjetlosti i kemijske potpise iz “malenih crvenih točaka”, sugerirano je da se ova promjena dogodila prije otprilike 13 milijardi godina, milijardu godina nakon Velikog praska, u razdoblju koje astronomi označavaju kao “z ≈6“. Ovo otkriće omogućava astronomima da ciljanije istražuju određene epohe svemira, pružajući smjernice za buduće promatranje pomoću JWST-a i sličnih teleskopa za detaljnije proučavanje ranog svemira. Razumijevanje ovog prijelaza dodatno pomaže u kontekstualizaciji karakteristika suvremenih galaksija.

Potvrda ove nove paradigme o zajedničkoj evoluciji zvijezda i crnih rupa zahtijeva detaljne računalne simulacije. “To će zahtijevati vrijeme,” priznaje Begelman. “Trenutačne simulacije su ograničene, a za potpuno razumijevanje nužna je visoka razlučivost, što je i skup i zahtjevan proces.” Dok se čekaju dodatni dokazi, astronomska zajednica nastavlja s istraživanjima koja bi mogla potvrditi ovu teoriju.

“Napredak će proizaći iz sofisticiranijih promatranja,” dodaje Silk. “Snaga JWST-a u analizi spektra najudaljenijih galaksija još će se pokazati.”

Begelman i Silk ostaju optimistični u vezi s prihvaćanjem njihove inovativne teorije unutar znanstvene zajednice.

“Koliko je meni poznato, prvi smo koji su se usudili zagovarati ovako radikalnu ideju,” zaključuje Begelman. “Godinama sam s kolegama proširivao granice u istraživanju formiranja crnih rupa. JWST, međutim, ukazuje na to da naše prethodne pretpostavke nisu bile dovoljno široke.

Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.

Pratite Kozmos na Google Vijestima.

CroCube