Međunarodni tim astronoma upotrijebio je Svemirski teleskop James Webb kako bi pronašao dokaze o spajanju dviju galaksija i njihovih masivnih crnih rupa kada je svemir imao samo 740 milijuna godina. Ovo je najudaljenija detekcija spajanja crnih rupa ikad zabilježena i prvi put da je ovaj fenomen otkriven tako rano u svemiru.
Astronomi su otkrili supermasivne crne rupe s masama od milijuna do milijardi puta većim od mase Sunca u većini masivnih galaksija u lokalnom svemiru, uključujući i našu galaksiju Mliječni put. Ove crne rupe vjerojatno su imale značajan utjecaj na evoluciju galaksija u kojima se nalaze. Međutim, znanstvenici još uvijek ne razumiju u potpunosti kako su ovi objekti postali tako masivni.
Formiranje crnih rupa
Otkrivanje ogromnih crnih rupa već u prvom milijardu godina nakon Velikog praska sugerira da se takav rast morao dogoditi vrlo brzo i vrlo rano. Sada Svemirski teleskop James Webb donosi nova saznanja o rastu crnih rupa u ranom svemiru. Nova opažanja s Webbom pružila su dokaze o spajanju dviju galaksija i njihovih masivnih crnih rupa kada je svemir bio star samo 740 milijuna godina. Sustav je poznat kao ZS7. Masivne crne rupe koje aktivno akretiraju materiju imaju karakteristične spektralne značajke koje omogućuju astronomima da ih identificiraju. Za vrlo udaljene galaksije, poput onih u ovoj studiji, ovi potpisi su nedostupni sa Zemlje i mogu se vidjeti samo pomoću Webba.
“Pronašli smo dokaze o vrlo gustom plinu s brzim kretanjima u blizini crne rupe, kao i o vrućem i visoko ioniziranom plinu osvijetljenom energetskim zračenjem koje obično proizvode crne rupe tijekom njihovih akrecijskih epizoda”, objasnila je glavna autorica Hannah Übler sa Sveučilišta u Cambridgeu u Ujedinjenom Kraljevstvu. “Zahvaljujući neviđenoj oštrini svojih slikovnih sposobnosti, Webb je također omogućio našem timu da prostorno razdvoji dvije crne rupe.”
Tim je otkrio da jedna od dvije crne rupe ima masu koja je 50 milijuna puta veća od mase Sunca. “Masa druge crne rupe vjerojatno je slična, iako je puno teže izmjeriti jer je ova druga crna rupa zakopana u gusti plin”, objasnio je član tima Roberto Maiolino sa Sveučilišta u Cambridgeu i University College London u Ujedinjenom Kraljevstvu.
“Naša otkrića sugeriraju da je spajanje važan put kojim crne rupe mogu brzo rasti, čak i u kozmičkoj zori”, objasnila je Übler. “Zajedno s drugim Webbovim otkrićima aktivnih, masivnih crnih rupa u udaljenom svemiru, naši rezultati također pokazuju da su masivne crne rupe oblikovale evoluciju galaksija od samog početka.”
Crne rupe i gravitacijski valovi
“Zvjezdana masa sustava koji smo proučavali slična je onoj našeg susjeda, Velikog Magellanovog oblaka”, podijelio je član tima Pablo G. Pérez-González iz Centra za astrobiologiju (CAB), CSIC/INTA, u Španjolskoj. “Možemo pokušati zamisliti kako bi evolucija spajajućih galaksija mogla biti pogođena ako svaka galaksija ima jednu supermasivnu crnu rupu koja je velika ili veća od one koju imamo u Mliječnom putu.”
Tim također primjećuje da će, kada se dvije crne rupe spoje, također generirati gravitacijske valove. Događaji poput ovog bit će otkriveni sljedećom generacijom opservatorija za gravitacijske valove, kao što je nadolazeća misija Laser Interferometer Space Antenna (LISA), koju je nedavno odobrila Europska svemirska agencija i koja će biti prvi svemirski opservatorij posvećen proučavanju gravitacijskih valova.
“Webbovi rezultati govore nam da bi lakši sustavi koje detektira LISA trebali biti puno češći nego što se prethodno pretpostavljalo”, rekla je voditeljica projekta LISA Nora Luetzgendorf iz Europske svemirske agencije u Nizozemskoj. “Vjerojatno će nas to natjerati da prilagodimo naše modele za stope LISA u ovom rasponu masa. Ovo je samo vrh ledenog brijega.”
Ovo otkriće proizašlo je iz opažanja provedenih u sklopu programa Galaxy Assembly with NIRSpec Integral Field Spectroscopy. Tim je nedavno dobio novi veliki program u Webbovom trećem ciklusu opažanja, kako bi detaljno proučio odnos između masivnih crnih rupa i njihovih matičnih galaksija u prvom milijardu godina. Važna komponenta ovog programa bit će sustavna potraga za spajanjem crnih rupa i njihova karakterizacija. Ovaj napor će odrediti stopu kojom se spajanje crnih rupa događa u ranim kozmičkim epohama i procijeniti ulogu spajanja u ranom rastu crnih rupa i stopu kojom se gravitacijski valovi proizvode od zore vremena.
Studija je objavljena u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
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.
