Astronomi su identificirali aktivne supermasivne crne rupe u galaksijama udaljenima gotovo 13 milijardi svjetlosnih godina, koristeći podatke teleskopa Subaru i svemirskog teleskopa James Webb. Premda ove galaksije posjeduju iznimno veliku masu, proces nastajanja novih zvijezda u njima gotovo je posve zaustavljen. Rezultati pružaju ključne uvide u ranu povezanost razvoja galaksija i njihovih središnjih crnih rupa.
U središtima gotovo svih masivnih galaksija nalaze se supermasivne crne rupe, čije mase premašuju milijarde puta masu Sunca. Kada su aktivne — odnosno kada privlače okolnu tvar koja se nakuplja u akrecijskom disku i polako uvlači u crnu rupu — postaju iznimno sjajne i vidljive kao kvazari. Takvi objekti astronomima omogućuju proučavanje procesa koji su oblikovali svemir u njegovim najranijim fazama.
U obližnjem svemiru uočena je čvrsta korelacija između mase galaksije i mase njezine središnje crne rupe. No do danas nije bilo jasno kada i kako je taj odnos nastao.
Kako bi istražili najranije faze razvoja galaksija, međunarodni tim znanstvenika, uključujući istraživače s Instituta Kavli za fiziku i matematiku svemira pri Sveučilištu u Tokiju i Nacionalnog astronomskog opservatorija Japana, proučavao je dva kvazara, J2236+0032 i J1512+4422, udaljena 12,9 milijardi svjetlosnih godina.
Kvazari su identificirani u okviru programa Hyper Suprime-Cam na teleskopu Subaru, a zatim detaljno promatrani instrumentom NIRSpec na svemirskom teleskopu James Webb, u njegovoj prvoj godini znanstvenih operacija.
Galaksije velike mase sa znakovima prestanka zvjezdane aktivnosti
Analiza infracrvenih spektara ovih kvazara omogućila je znanstvenicima da otkriju ne samo svjetlosni potpis aktivne crne rupe, već i apsorpcijske linije neutralnog vodika koje potječu iz zvijezda u galaksijama domaćinima. Te linije ukazuju na prisutnost starih zvjezdanih populacija i vrlo nisku stopu stvaranja novih zvijezda.
Procijenjeno je da galaksija J2236+0032 sadrži približno 60 milijardi Sunčevih masa u zvijezdama, dok galaksija J1512+4422 sadrži oko 40 milijardi. Unatoč takvim masama, zvjezdana aktivnost u tim sustavima gotovo je u potpunosti prestala, što sugerira da je glavni val formiranja zvijezda završio stotinama milijuna godina ranije.
Utjecaj aktivne crne rupe na zaustavljanje nastanka zvijezda
Rezultati podržavaju teoriju prema kojoj aktivnost supermasivne crne rupe može ograničiti ili potpuno zaustaviti stvaranje novih zvijezda u galaksiji. Mehanizmi uključuju zagrijavanje ili izbacivanje plina potrebnog za formiranje zvijezda. Takva negativna povratna sprega ranije je predložena u teorijskim modelima, no sada je po prvi put potvrđena na objektima iz vrlo ranog svemira.
Voditelj istraživanja, dr. Masafusa Onoue, izjavio je kako je bilo iznimno iznenađujuće otkriti ovako zrele i masivne galaksije već unutar prve milijarde godina svemira, osobito zato što one i dalje sadrže aktivne crne rupe, unatoč prestanku stvaranja zvijezda.
Otkriće kvazara J2236+0032 i J1512+4422 u galaksijama koje su istodobno masivne i u fazi smanjenog razvoja predstavlja važan dokaz da su procesi povezivanja rasta galaksija i crnih rupa uspostavljeni vrlo rano u kozmičkoj povijesti.
Studija je objavljena u časopisu Nature Astronomy, a istraživački tim najavio je nastavak analize podataka svemirskog teleskopa James Webb te planira daljnja promatranja kako bi se detaljno ispitali uvjeti i mehanizmi koji su oblikovali prve generacije galaksija i njihovih središnjih crnih rupa.
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.
