Astronomi su godinama polazili od prilično uredne slike svemira: što je galaksija masivnija, masivnija je i njezina središnja crna rupa, ali u omjeru koji ipak ostaje pod kontrolom. U obližnjem svemiru takve crne rupe obično nose tek djelić ukupne mase svojih galaksija, najčešće između 0,1 i 0,5 posto. Novo istraživanje sada pokazuje koliko ta slika može biti varljiva. U dvije patuljaste galaksije pronađeni su kandidati za crne rupe čija masa, prema gornjim procjenama, doseže i do 60 posto mase galaksije domaćina.
To je upravo ona vrsta otkrića koja ne stvara problem samo za jedan detalj u modelu, nego za širu priču o tome kako galaksije uopće nastaju i rastu. Ako su procjene točne, onda se u nekim malim galaksijama crne rupe nisu razvijale usporedno sa zvijezdama, nego su očito krenule mnogo brže i mnogo ranije nego što bi dosadašnje teorije očekivale.
Istraživanje vodi Eduardo Iani s Instituta za znanost i tehnologiju Austrije, a temelji se ponajprije na opažanjima svemirskog teleskopa James Webb. U središtu priče su dvije kompaktne patuljaste galaksije, Pelias i Neleus, opažene na crvenim pomacima oko 0,71 i 0,75, dakle ne u najranijem svemiru, nego u kasnijoj, srednje udaljenoj kozmičkoj epohi. Upravo je to jedan od razloga zašto su posebno zanimljive: ne ruše pravila samo drevne galaksije iz najranijeg svemira, nego izgleda i neki manji sustavi iz kasnijeg razdoblja.
Mali sustavi, ogroman nesrazmjer
Na prvi pogled Pelias i Neleus ne odaju ništa posebno dramatično. U ultraljubičastom i optičkom dijelu spektra, koji James Webb prati instrumentima NIRISS i NIRSpec, djeluju kao uredne male galaksije u snažnoj fazi stvaranja zvijezda. Vrlo su plave, imaju malo prašine i pune su mladih zvijezda koje ioniziraju okolni plin. Ukratko, izgledaju kao tipične kompaktne galaksije male mase u zvjezdanom zamahu.
Problem nastaje kada se isti objekti pogledaju instrumentom MIRI, osjetljivim na srednje infracrveno zračenje. Tamo se pojavljuje snažan višak sjaja koji se ne može objasniti samo zvijezdama niti prašinom zagrijanom nastajanjem novih zvijezda. Istraživači zato zaključuju da se u središtu tih galaksija najvjerojatnije skriva aktivna galaktička jezgra, duboko “zakopana” u prašini, odnosno crna rupa koja aktivno guta tvar i pritom zagrijava okolni materijal.
Upravo tu priča postaje neugodna za postojeće modele. Ako su u središtima Peliasa i Neleusa doista aktivne crne rupe, njihove mase ispadaju zapanjujuće velike u odnosu na same galaksije. To sugerira da je barem u nekim patuljastim galaksijama rast crne rupe mogao preteći rast zvjezdane komponente, kao da je središnji objekt dobio golemo razvojno ubrzanje dok je ostatak galaksije još bio u izgradnji.
Prašina skriva pravi motor
Takav zaključak, međutim, otvara i novo pitanje. Aktivne galaktičke jezgre obično ostavljaju trag u rendgenskom zračenju, ali u slučaju Peliasa i Neleusa ono nije zabilježeno. To može značiti da je središnji izvor toliko dobro zaklonjen prašinom da rendgenski signal jedva izlazi van, ali i da je riječ o objektima koji su po prirodi rendgenski neobično slabi.
Autori kao jedno od mogućih objašnjenja navode super-Eddingtonovu akreciju, režim u kojem crna rupa privlači tvar iznimno brzo, brže nego što to predviđa klasična granica ravnoteže između gravitacije i zračenja. Upravo se takve faze već dulje smatraju mogućim mehanizmom koji bi mladim crnim rupama mogao omogućiti nagli rast, osobito u galaksijama male mase. Ipak, istraživači pritom upozoravaju na oprez: mase crnih rupa u ovako sitnim sustavima procjenjuju se s velikim nesigurnostima, a relacije izvedene za veće galaksije možda ovdje ne vrijede na isti način.
Pelias i Neleus zato nisu važni samo kao dva neobična objekta, nego kao mogući trag prema široj populaciji dosad slabo prepoznatih patuljastih galaksija sa skrivenim aktivnim jezgrama. Njihove procijenjene zvjezdane mase, oko 10 na 7 Sunčevih masa, smještaju ih među najmanje poznate galaksije u kojima je pronađen tako snažan kandidat za aktivnu jezgru. Autori zato povlače i zanimljivu paralelu s takozvanim Malim crvenim točkama, novom klasom zbijenih i prašnjavih izvora koje je James Webb posljednjih godina gurnuo u središte rasprave o ranom rastu crnih rupa. Moguće je da su Pelias i Neleus njihovi bliži, manje udaljeni “rođaci.”
Ako se pokaže da takvi sustavi nisu rijetkost, posljedice će biti ozbiljne. To bi značilo da svemir mnogo lakše i mnogo ranije stvara premasivne crne rupe nego što se mislilo, i to ne samo u golemim galaksijama ranog svemira nego i u znatno manjim sustavima. Sljedeći korak zato neće biti samo detaljnije proučavanje Peliasa i Neleusa, nego potraga za cijelom skrivenom populacijom sličnih galaksija. U tome bi važnu ulogu trebali imati Chandra, buduća misija Athena, radioopažanja ALMA-e te kasnije Roman Space Telescope i opservatoriji klase ELT. Tek će takva opažanja pokazati gledamo li rijedak kozmički izuzetak ili jedan od glavnih puteva kojim male galaksije i njihove crne rupe zajedno ulaze u zreliju fazu razvoja.
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.
