Kada je svemirski teleskop James Webb (JWST) započeo s radom, jedan od njegovih prvih zadataka bilo je promatranje galaksija koje su postojale u ranoj fazi svemira. U prosincu 2022. ta su opažanja otkrila više objekata koji su izgledali poput “malih crvenih točaka” (engl. Little Red Dots, LRD), što je potaknulo nagađanja o njihovoj prirodi. Iako danas prevladava mišljenje da su ti objekti kompaktne, rane galaksije, među znanstvenicima i dalje postoji rasprava o njihovom sastavu i uzroku njihove izrazite crvenkaste boje.
Prema jednoj hipotezi, poznatoj kao “samo zvjezdana”, male crvene točke crvene su zato što sadrže velike količine zvijezda i prašine.
To znači da bi mogle biti slične “prašnjavim galaksijama” koje astronomi promatraju i u današnjem svemiru. Druga hipoteza, nazvana “MBH i galaksija”, tvrdi da su male crvene točke rani primjeri aktivnih galaktičkih jezgri (AGN) kakve postoje u suvremenom svemiru. Svaka od tih teorija ima važne implikacije za razumijevanje načina na koji su se galaksije tijekom kozmičke povijesti razvijale do oblika kakve promatramo danas.
U novom radu međunarodni tim astronoma analizirao je sve moguće scenarije i zaključio da su male crvene točke započele kao “samo zvjezdane” galaksije koje su kasnije postale sjeme današnjih supermasivnih crnih rupa (SMBH) u središtima galaksija.
Istraživanje je predvodio profesor Andres Escala sa Sveučilišta u Čileu, uz kolege s Heidelberga, Yalea i rimskog sveučilišta Sapienza.
Dvije suprotstavljene hipoteze
Otkriće tih malih crvenih točaka zbunilo je astronome jer pokazuju sličnosti s poznatim kozmičkim objektima, ali i nekoliko zagonetnih razlika. Prema “samo zvjezdanoj” hipotezi, riječ je o galaksijama s iznimno intenzivnim stvaranjem zvijezda i vrlo gustim središtima. Takav model objašnjava njihovu kompaktnost i crvenkastu boju, dvije najprepoznatljivije značajke. Ipak, širine njihovih emisijskih linija vodika (Balmerove serije) pokazuju raspršenje brzina znatno veće od onoga što se očekuje kod ranih galaksija, što bi dugoročno moglo dovesti do gravitacijske nestabilnosti.
Suprotno tome, hipotezu o masivnoj crnoj rupi (MBH) podupire prisutnost širokih Balmerovih linija koje upućuju na postojanje masivnih crnih rupa u središtima tih galaksija. Ipak, većina promatranih točaka ne emitira značajne količine rendgenskog zračenja, što je uobičajeno za kvazare, a crne rupe koje bi u njima mogle postojati djeluju prevelike u odnosu na masu svojih galaksija. Unatoč tome, kako je profesor Andres Escala izjavio za Universe Today, upravo se ove dvije hipoteze trenutačno smatraju najizglednijima:
Osim što postoje jaki dokazi, ove dvije interpretacije smatraju se ‘najmanje egzotičnima’ u odnosu na druge mogućnosti. Ipak, riječ je o objektima koji dosad nisu nikada opaženi na malim vrijednostima crvenog pomaka (z). Tumačenje koje uključuje masivnu crnu rupu i galaksiju povoljnije je jer su takvi objekti ‘normalni’ u lokalnom svemiru, samo s drukčijim omjerima masa.
“U današnjem svemiru masa masivne crne rupe čini otprilike 0,1 % mase galaksije, dok bi kod ovih objekata taj udio iznosio oko 10 %, što je stotinu puta više. Prema “samo zvjezdanoj” hipotezi, mogle bi to biti obične galaksije, ali barem deset puta manje od najmanjih dosad opaženih (100 parseka naspram 1 kiloparseka) i s osjetno većom masom.”
Dva stadija iste evolucije
Escala i njegovi suradnici polazili su od “samo zvjezdane” hipoteze, ali su pokušali objasniti kako bi se takve rane galaksije s vremenom mogle razviti u sustave koji u svojim središtima sadrže masivne crne rupe. Njihov model povezuje obje teorije, tvrdeći da zapravo prikazuju različite faze iste evolucije galaktičkog razvoja. Escala objašnjava da se njihova interpretacija temelji na istim dokazima kao i model masivne crne rupe i galaksije, uključujući i činjenicu da se tek mali broj tih objekata vidi u rendgenskim zrakama u usporedbi s kvazarima u mlađem svemiru.
“Prema evolucijskom putu koji predlažemo, izostanak rendgenskog zračenja pokazuje da se većina tih galaksija nalazi u ranim fazama razvoja. Njihova prolazna priroda, budući da se u svemiru pojavljuju samo između z = 8 i z = 4, što odgovara oko desetini starosti svemira, sugerira da ih možemo promatrati isključivo u ranim fazama, prije nego što evoluiraju u sustave slične onima koje vidimo na manjim crvenim pomacima.”
Drugim riječima, njihova teorija predviđa da će te male crvene točke s vremenom postati domaćini masivnih crnih rupa. Čak i ako su u početku sastavljene isključivo od zvijezda, njihova iznimna gustoća neizbježno bi dovela do kolapsa unutarnjih područja i stvaranja crne rupe prevelike u odnosu na ostatak galaksije. Takav evolucijski pristup nudi cjelovitije objašnjenje Webbovih opažanja ranog svemira i mogao bi imati dalekosežne posljedice za kozmološke modele i razumijevanje galaktičke evolucije, koje je otkriće ovih izrazito kompaktnih, crvenih galaksija već stavilo na kušnju.
“Naši rezultati pokazuju da su te galaksije vjerojatno najpovoljnija mjesta za nastanak masivnih crnih rupa. Čak i ako su sastavljene samo od zvijezda, takvi sustavi ne mogu ostati stabilni, barem ne u svojim središnjim regijama, te će neizbježno stvoriti masivne crne rupe. U svim razmatranim scenarijima riječ je o mjestima u kojima su crne rupe u nastajanju ili su se tek formirale, a upravo je njihovo formiranje jedno od najotvorenijih pitanja suvremene kozmologije i razumijevanja strukture svemira,” zaključio je Escala.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
