Astronomi su otkrili kvazare koji prkose dosadašnjem razumijevanju svemira i ne bi trebali postojati, prema novim saznanjima prikupljenima pomoću NASA-inog svemirskog teleskopa James Webb.
Kvazari su izuzetno svijetli objekti za koje se vjeruje da sadrže supermasivne crne rupe. Oni igraju ključnu ulogu u razvoju galaksija, no sadašnja otkrića dovode u pitanje naše spoznaje o tome kako su se ovi objekti formirali u ranim fazama svemira. Prema pisanju The Debrief-a, mnogi kvazari nalaze se u takozvanim “poljima kvazara“, regijama svemira gdje ih je mnogo okupljeno na relativno malom prostoru. Međutim, neki su otkriveni izolirano, daleko od galaksija, što čini njihovo postojanje još zagonetnijim. Nova zapažanja astronoma, temeljena na podacima prikupljenim pomoću teleskopa James Webb, pokazala su da nekoliko tih “usamljenih” kvazara datira iz vremena starijeg od 13 milijardi godina, iz doba vrlo blizu samog početka svemira, što postavlja intrigantna pitanja o tome kako su mogli nastati u tako ranom razdoblju.
Misterija ‘ranih’ kvazara
Kvazari su među najsjajnijim objektima koje su astronomi ikada promatrali. Neki od njih nastali su samo nekoliko stotina milijuna godina nakon Velikog praska. Ova otkrića zbunjuju znanstvenike jer je teško objasniti kako su ovi masivni i sjajni objekti postali toliko veliki u tako kratkom vremenskom periodu, gledano kozmičkim mjerilima.
Prema postojećim teorijama, rani kvazari su se mogli formirati u regijama svemira bogatim materijom koja je omogućila “hranjenje” supermasivnih crnih rupa koje se nalaze u njihovim središtima. Ove koncentracije materije mogle su stvoriti polja kvazara, u kojima ti sjajni objekti koegzistiraju s nakupinama manjih galaksija. Međutim, istraživanje tima s MIT-a otkrilo je da neki od tih kvazara postoje u područjima gdje nema dokaza o gustim nakupinama galaksija koje bi bile potrebne za njihov nastanak. I to nas dovodi do bitnog pitanja.
Kako su nastali ovi “usamljeni” kvazari?
Kako prenosi the Debrief, istraživački tim je proučavao niz ranih kvazara i njihova okruženja, analizirajući svemir kakav je bio prije 13 milijardi godina. Rezultati su bili iznenađujući: nekoliko kvazara nalazi se daleko od izvora materije koji bi mogli omogućiti rast supermasivnih crnih rupa u njihovim središtima. “Suprotno dosadašnjim pretpostavkama, otkrili smo da ovi kvazari nisu nužno smješteni u najgušćim regijama ranog svemira,” izjavila je Anna-Christina Eilers, izvanredna profesorica fizike na MIT-u i članica istraživačkog tima. Eilers i njezin tim ostali su zatečeni činjenicom da ne razumiju kako su se ti “usamljeni” kvazari mogli formirati, niti kako su narasli do tako velikih razmjera bez obližnjih izvora materije. Ali…
Jedno od mogućih objašnjenja
Jedna teorija predlaže da bi obližnje galaksije ipak mogle postojati, ali su skrivene iza velikih količina kozmičke prašine, zbog čega ih ne možemo vidjeti. No, čak i s tom mogućnošću, kvazari i dalje predstavljaju misterij. Pet novootkrivenih kvazara, među najstarijima koje su znanstvenici ikad zabilježili, imaju supermasivne crne rupe koje emitiraju energiju i do milijardu puta veću od Sunčeve, proizvodeći količinu svjetlosti bilijun puta veću od one našeg Sunca. Da bi ti objekti postigli takve razine energije, mora postojati značajan izvor materije koji ih hrani.
Od kolovoza 2022. godine, istraživački tim je sastavio seriju “mozaik” fotografija tih kvazara, koristeći podatke teleskopa James Webb. Ove fotografije omogućile su precizno mjerenje udaljenosti između galaksija i njihovih centralnih kvazara.
“Bez moćnih instrumenata teleskopa James Webb, nikada ne bismo mogli promatrati ove drevne objekte,” rekla je Eilers.
Rješavanje misterija supermasivnih crnih rupa
Otkriveni kvazari otvaraju nova pitanja o tome kako su se supermasivne crne rupe uspjele formirati u tako ranom razdoblju svemira. Naime, trenutni modeli predviđaju da su za njihovo formiranje bili potrebni veliki izvori mase, no procesi koji bi omogućili takvu akumulaciju materije nisu imali dovoljno vremena da se razviju prije više od 13 milijardi godina.
Tamna tvar, nevidljiva materija za koju se vjeruje da čini veći dio svemira, mogla je igrati ključnu ulogu u procesu akumulacije plina i stvaranja uvjeta za nastanak kvazara. Tamna tvar vjerojatno je stvorila strukture koje su gravitacijski privlačile plin, omogućujući formiranje gustih područja u kojima su se kvazari mogli oblikovati. Elia Pizzati, doktorandica na Sveučilištu Leiden i suautorica studije, smatra da se teorije o tamnoj tvari poklapaju sa simulacijama koje su usporedili s opažanjima.
“Glavno pitanje koje pokušavamo riješiti je kako su te supermasivne crne rupe, mase milijardu Sunca, uspjele nastati u trenutku kad je svemir još bio vrlo mlad,” izjavila je Eilers. Ovo otkriće ima dalekosežne implikacije za naše razumijevanje evolucije svemira.
Ako trenutne teorije ne daju potpuni odgovor, tada prisutnost ovih “usamljenih” kvazara ukazuje na važnu zagonetku koju tek trebamo razriješiti.
“Naši rezultati pokazuju da još uvijek nedostaje ključni dio slagalice o tome kako ove supermasivne crne rupe rastu,” rekla je Eilers. “Ako nema dovoljno materijala oko njih za kontinuirani rast, mora postojati neki drugi način na koji se razvijaju, a koji tek trebamo otkriti.”
