kozmos.hr
Astronomija

Što je nastalo prvo – crne rupe ili galaksije?

Supermasivna crna rupa, okružena vrtložnim diskom materijala koji pada na nju. Izvor: NASA / JPL-Caltech
objavljeno

Crne rupe nisu samo postojale na samom početku vremena; one su igrale ključnu ulogu u nastanku novih zvijezda i ubrzale formaciju galaksija, sugerira najnovija analiza podataka dobivenih Svemirskim teleskopom James Webb. Ovi novi uvidi dovode u pitanje dosadašnje teorije o utjecaju crnih rupa na kozmos, izazivajući tradicionalno shvaćanje po kojem su se crne rupe formirale nakon pojave prvih zvijezda i galaksija. Umjesto toga, pokazuje se da su crne rupe možda imale ključnu ulogu u ubrzavanju nastanka novih zvijezda tijekom prvih 50 milijuna godina postojanja svemira, što je samo tren u njegovoj 13,8 milijardi godina dugoj povijesti.

“Znamo da ove ogromne crne rupe egzistiraju u centrima galaksija u blizini naše Mliječne Staze, ali pravo iznenađenje jest da su prisutne i na samom početku svemira, djelujući gotovo kao temeljni blokovi ili sjemenke za prve galaksije,” izjavio je glavni autor istraživanja, profesor Joseph Silk, s Odjela za fiziku i astronomiju na Sveučilištu Johns Hopkins. “One su uistinu pojačale sve aspekte, poput gigantskih pojačala stvaranja zvijezda, što predstavlja potpuni zaokret u odnosu na naše prethodne pretpostavke – toliko da bi ovo otkriće moglo temeljito promijeniti naše razumijevanje procesa formiranja galaksija.

Promatranja galaksija iz ranog svemira

Galaksije iz izuzetno rane faze svemira, promatrane pomoću teleskopa Webb, pokazale su se mnogo svjetlijima nego što su znanstvenici anticipirali, otkrivajući iznenađujuće visok broj mladih zvijezda i supermasivnih crnih rupa, ističe Silk. Tradicionalno znanje sugerira da su crne rupe nastale kolapsom supermasivnih zvijezda, a galaksije su se formirale nakon što su prve zvijezde osvijetlile mračni rani svemir. No, analiza tima predvođenog Silkom ukazuje na to da su crne rupe i galaksije koegzistirale i međusobno utjecale na svoje sudbine tijekom prvih 100 milijuna godina. Ako bi se cijela povijest svemira prikazala kao kalendar od 12 mjeseci, te bi godine predstavljale prve dane siječnja, objašnjava Silk.

“Zastupamo tezu da su izljevi materijala iz crnih rupa kondenzirali plinske oblake, pretvarajući ih u zvijezde i znatno ubrzavali formaciju zvijezda,” navodi Silk. “Bez tog mehanizma teško je objasniti porijeklo ovih sjajnih galaksija, koje su u ranom svemiru obično bile manje. Zašto bi, dakle, proizvodile zvijezde toliko brzo?”

Crne rupe su fascinantna područja u svemiru gdje gravitacijska sila dostiže toliku jačinu da ništa, uključujući svjetlost, ne može pobjeći iz njezina zagrljaja. Kao rezultat ove nevjerojatne gravitacijske privlačnosti, crne rupe stvaraju izuzetno snažna magnetska polja, koja su izvor intenzivnih kozmičkih oluja. Te oluje izbacuju turbulentnu plazmu i djeluju kao gigantski akceleratori čestica. Profesor Silk ističe da upravo ovaj mehanizam može biti ključan za razumijevanje iznenađujuće visokog broja detektiranih crnih rupa i izrazito sjajnih galaksija pomoću teleskopa Webb, više nego što su astronomi prvotno predviđali.

Misterije crnih rupa

“Ne možemo izravno vidjeti ove snažne vjetrove ili mlazove s velike udaljenosti, ali znamo da moraju biti prisutni jer primjećujemo mnogobrojne crne rupe rano u povijesti svemira,” objašnjava Silk. “Ti snažni vjetrovi koji dolaze iz crnih rupa komprimiraju obližnje plinske oblake, pretvarajući ih u zvijezde. To je ključni element koji objašnjava zašto su te prve galaksije mnogo svjetlije nego što smo prethodno očekivali.

Istraživački tim predviđa da je mladi svemir prošao kroz dvije faze. U prvoj fazi, brzi mlazovi iz crnih rupa ubrzavali su formiranje zvijezda, dok su u drugoj fazi ti mlazovi usporili. Nekoliko stotina milijuna godina nakon velikog praska, plinski oblaci su kolabirali pod utjecajem oluja generiranih magnetskim poljima supermasivnih crnih rupa, a nove zvijezde su se formirale po stopi znatno većoj od one koja se bilježi milijardama godina kasnije u uobičajenim galaksijama, ističe Silk. Proizvodnja zvijezda usporila je jer su ti snažni mlazovi prešli u stanje očuvanja energije, smanjujući tako količinu plina dostupnog za stvaranje zvijezda unutar galaksija.

“Mislili smo da su galaksije nastajale kad bi se golemi plinski oblak srušio,” pojašnjava Silk. “No, veliko iznenađenje leži u činjenici da je u središtu tog oblaka postojala ‘sjemenka’ – ogromna crna rupa – koja je omogućila brzu transformaciju unutrašnjeg dijela oblaka u zvijezde, po stopi daleko većoj od ičega što smo ranije očekivali. Stoga su prve galaksije iznimno svijetle.”

Tim očekuje da će buduća promatranja pomoću teleskopa Webb, s preciznijim brojanjem zvijezda i supermasivnih crnih rupa u ranoj fazi svemira, pomoći potvrditi njihove izračune. Silk anticipira da će ta promatranja također omogućiti znanstvenicima da bolje razumiju evoluciju svemira.

“Glavno pitanje jest: kako su izgledali naši počeci? Sunce je jedna zvijezda među stotinu milijardi u galaksiji Mliječni put, a u njezinom središtu nalazi se i ogromna crna rupa. Kakva je povezanost između ta dva entiteta?” rekao je. “U roku od godine dana raspolagat ćemo s mnogo boljim podacima, i mnoga naša pitanja počet će nalaziti svoje odgovore.“Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Astrophysical Journal Letters.

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