Svemirski teleskop James Webb omogućio je astronomima da izmjere masu neaktivne supermasivne crne rupe u galaksiji MRG-M0138, udaljenoj više od 10 milijardi svjetlosnih godina. Crna rupa ima oko 6 milijardi Sunčevih masa, a vidimo je iz vremena kada je svemir bio star približno 3 milijarde godina.
Riječ je o najudaljenijoj neaktivnoj crnoj rupi dosad otkrivenoj i izmjerenoj na ovaj način. Za razliku od kvazara, ne okružuje je dovoljno plina koji bi je učinio sjajnim izvorom zračenja, pa su njezinu prisutnost otkrile zvijezde koje se gibaju pod njezinim gravitacijskim utjecajem.
Crna rupa koja se ne vidi kao kvazar
Većina vrlo udaljenih supermasivnih crnih rupa otkriva se zato što su aktivne. Kada plin pada prema crnoj rupi, zagrijava se i emitira golemu količinu zračenja. Takve aktivne galaktičke jezgre mogu zasjati kao kvazari, među najsjajnijim objektima u svemiru.
MRG-M0138 pokazuje drukčiju sliku. U središtu galaksije nalazi se golema crna rupa, ali oko nje nema dovoljno plina koji bi je učinio vidljivom na uobičajen način. Ona je neaktivna, pa se ne otkriva izravnim sjajem materijala koji pada prema njoj.
To čini mjerenje posebno važnim. Astronomi sada nisu promatrali blještav kvazar, nego gotovo nevidljivu crnu rupu u ranom svemiru. Takvi objekti mogu pokazati što se događa s crnim rupama nakon što prođe faza njihova naglog rasta.
Zvijezde su otkrile masu skrivenu u središtu galaksije
Tim je koristio podatke Svemirskog teleskopa James Webb kako bi pratio kolektivno gibanje zvijezda u jezgri galaksije. Što su zvijezde bliže crnoj rupi, to njezina gravitacija snažnije utječe na njihove brzine. Razlike u gibanju zvijezda bliže središtu i onih udaljenijih omogućile su izračun mase skrivenog objekta.
Metoda se zove zvjezdana dinamika. Već se koristila za mjerenje mase crne rupe u središtu Mliječne staze i u nekoliko obližnjih galaksija, ali dosad nije bila primijenjena na objekt na tako velikoj kozmološkoj udaljenosti.
Profesor Richard Ellis sa Sveučilišnog koledža u Londonu (UCL), jedan od autora istraživanja, rekao je da je mjerenje zajedničkog gibanja zvijezda u jezgri te udaljene galaksije omogućilo određivanje mase inače nevidljive supermasivne crne rupe. Time se otvara put širem popisu takvih objekata u ranom svemiru.
Prirodna leća povećala je udaljenu galaksiju 30 puta
U normalnim okolnostima gibanje zvijezda u galaksiji udaljenoj više od 10 milijardi svjetlosnih godina ne bi se moglo dovoljno dobro razlučiti. Presudan je bio učinak gravitacijske leće.
Između Zemlje i galaksije MRG-M0138 nalazi se druga galaksija. Njezina gravitacija savija i pojačava svjetlost udaljenijeg objekta, pa se pozadinska galaksija vidi povećana oko 30 puta. Astronomi su zatim rekonstruirali unutarnje detalje MRG-M0138 s mnogo većom preciznošću nego što bi Webb sam mogao postići bez takvog prirodnog povećala.
Glavni autor rada Andrew Newman, istraživač u Carnegie Science u Pasadeni, rekao je da su Webbovi podaci, u kombinaciji s gravitacijskom lećom, omogućili pogled u područje u kojem gravitacija crne rupe ubrzava gibanje zvijezda. Upravo takva mjerenja spadaju među najpouzdanije načine za određivanje mase crne rupe.
Do sada je najudaljenija galaksija proučena sličnom metodom bila udaljena oko 700 milijuna svjetlosnih godina. MRG-M0138 pomiče tu granicu otprilike 15 puta dalje.
Galaksija koja je prestala stvarati zvijezde
Istraživanje je pokazalo da ne miruje samo crna rupa. I sama galaksija MRG-M0138 više ne stvara nove zvijezde. To upućuje na prošlost u kojoj je središnja crna rupa vjerojatno prolazila kroz aktivnu fazu i sjala kao kvazar.
Autori smatraju da je tijekom ranog, brzog rasta crna rupa mogla osloboditi dovoljno energije da zagrije ili izbaci plin potreban za stvaranje zvijezda. Ako se takav scenarij potvrdi na većem broju galaksija, neaktivne crne rupe iz ranog svemira mogle bi pokazati kako su neke galaksije vrlo rano ostale bez materijala za novu generaciju zvijezda.
Dodatna promatranja Webbom i drugim svemirskim teleskopima mogla bi pronaći još takvih tihih, masivnih crnih rupa. Za astronome je to posebno važno jer aktivni kvazari pokazuju samo jednu fazu razvoja. Neaktivne crne rupe poput ove otkrivaju što ostaje nakon što se svjetlo ugasi, a galaksija oko njih prestane rasti.
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.
Izvori i publikacija
Andrew B. Newman, A stellar dynamical mass measurement of an inactive black hole at redshift 2, Science
Časopis / izvor: Science
