Svemirski teleskop James Webb otkrio je objekt koji bi mogao pomoći u objašnjenju jedne od najneobičnijih zagonetki ranog svemira. Riječ je o vrlo mladoj, kompaktnoj galaksiji u kojoj se već nalazi crna rupa masivnija od one u središtu Mliječne staze.
Galaksija koja izgleda kao mogući prethodnik “malih crvenih točaka”
Objekt nosi tehnički naziv Pseudo-LRD-NOM. Na prvi pogled to ime ne govori mnogo, ali astronomima je odmah privuklo pozornost jer bi mogao predstavljati ranu fazu objekata poznatih kao “male crvene točke“.
“Male crvene točke” jedna su od novih skupina neobičnih izvora koje je Webb počeo otkrivati u dalekom, ranom svemiru. Izgledaju vrlo kompaktno, pojavljuju se u razdoblju kada su prve galaksije još bile mlade i zasad nemaju jedno prihvaćeno objašnjenje. Neki modeli povezuju ih s crnim rupama okruženima sjajnim plinom, neki s ranim rastom supermasivnih crnih rupa, a neki s prvim gustim jezgrama iz kojih su se kasnije razvijale galaksije.
Pseudo-LRD-NOM mogao bi biti važan upravo zato što ne izgleda kao gotova “mala crvena točka”, nego kao nešto što joj možda prethodi. Prema tumačenju istraživača, riječ je o vrlo mladoj kompaktnoj galaksiji u kojoj se stvaraju zvijezde, ali čija svojstva već podsjećaju na objekte koji su nakon Webbovih promatranja postali jedno od velikih pitanja suvremene kozmologije.
Vrlo mlada galaksija, ali već velika crna rupa
Procjenjuje se da je Pseudo-LRD-NOM star samo oko 10 milijuna godina. U ljudskim mjerilima to je golemo razdoblje, ali za galaksiju je gotovo početak života. Njegova svjetlost dolazi iz vremena kada je svemir bio star oko milijardu godina.
U tom mladom objektu istraživači su pronašli dokaze za supermasivnu crnu rupu mase oko 5,6 milijuna masa Sunca. To je više od mase crne rupe u središtu naše galaksije.
Ta kombinacija čini objekt posebno zanimljivim. Galaksija je, prema sadašnjem tumačenju, tek u ranoj fazi razvoja, ali njezina središnja crna rupa već je vrlo masivna. Upravo takvi slučajevi diraju u jedno od najtežih pitanja o ranom svemiru: jesu li neke crne rupe u prvim galaksijama mogle narasti iznenađujuće brzo, možda čak prije nego što su se njihove galaksije razvile u očekivanom obliku?
Kod “malih crvenih točaka” astronomi često vide znakove crne rupe, ali ne i jasnu galaksiju oko nje. To je problem jer se u bližem svemiru masa supermasivne crne rupe obično povezuje s masom galaksije domaćina. Kod tih ranih kompaktnih objekata taj odnos ne izgleda uredno. Kao da je crna rupa u nekim slučajevima prevelika za sustav u kojem se nalazi, ili kao da galaksiju još ne vidimo na način na koji bismo očekivali.
Izostanak težih elemenata pokazao je da objekt nije običan
Drugi važan trag došao je iz spektra. U nazivu Pseudo-LRD-NOM, oznaka NOM odnosi se na izostanak linija težih elemenata. U astronomiji se elementi teži od vodika i helija često nazivaju “metalima”, iako to nije isto značenje kao u svakodnevnom jeziku.
Takve linije obično se očekuju u galaksijama u kojima nastaju zvijezde. Zvijezde stvaraju teže elemente i obogaćuju okolni plin, pa njihovi tragovi često ostaju vidljivi u svjetlosti galaksije. Kod Pseudo-LRD-NOM-a to se nije vidjelo na uobičajen način.
Prema objašnjenju koje je iznijela Karina Caputi sa Sveučilišta u Groningenu, objekt je vjerojatno kombinacija vrlo mlade galaksije siromašne težim elementima i plina koji je iznimno gust. Drugim riječima, galaksija možda tek ulazi u fazu kemijskog obogaćivanja, dok uvjeti u njezinu plinu istodobno otežavaju nastanak tipičnih emisijskih linija koje astronomi inače koriste za prepoznavanje takvih elemenata.
To je važno jer Pseudo-LRD-NOM ne izgleda samo kao udaljena mlada galaksija. Izgleda kao sustav uhvaćen u trenutku kada se istodobno oblikuju zvijezde, mijenja kemijski sastav plina i raste crna rupa.
Jedan objekt nije dovoljan, ali može pokazati što treba tražiti
Otkriće ne znači da je zagonetka “malih crvenih točaka” riješena. Zasad je Pseudo-LRD-NOM jedan posebno zanimljiv objekt, a ne cijeli razvojni niz. No njegova vrijednost je u tome što nudi moguću vezu između mlade kompaktne galaksije i neobičnih crvenih izvora koje Webb pronalazi u ranom svemiru.
Istraživači zato planiraju nova promatranja Webbom i radioteleskopskim sustavom ALMA. Ta dva instrumenta promatraju svemir u različitim dijelovima spektra, pa mogu otkriti različita svojstva plina. Ključno je utvrditi koliko izostanak linija težih elemenata doista govori o mladosti i kemijskom siromaštvu galaksije, a koliko o visokoj gustoći i tlaku plina.
Još važnije bit će pronaći slične objekte. Ako se pokaže da Pseudo-LRD-NOM nije usamljen slučaj, astronomi bi mogli sastaviti prirodniji slijed razvoja: od vrlo mladih, gustih galaksija s brzo rastućim crnim rupama do zagonetnih “malih crvenih točaka” koje je Webb izvukao iz daleke prošlosti svemira.
Otkriće je predstavljeno na godišnjem sastanku Europskog astronomskog društva u Lausannei.