Малка червена светлина, забелязана в началото на Вселената, може да представлява първото директно доказателство за пътя на формиране на свръхмасивна черна дупка.
Повече за новото откритие
В една зашеметяваща нова статия голям международен екип, ръководен от астрофизика Игнас Юоджбалис от Университета в Кеймбридж, Великобритания, е измерил директно масата на една от мистериозните „малки червени точки“ (LRD), забелязани от JWST в епохата на реионизация, само 600 милиона години след Големия взрив.
Още: Фатално танго между звезда и черна дупка: Астрономи откриха нов тип свръхнова
Резултатите на екипа сочат, че мистериозното сияние, наречено QSO1, е черна дупка с маса, равна на 50 милиона Слънца. Ако това бъде потвърдено – а това не е малко „ако“ – това би могло да бъде доказателство за първобитни черни дупки, които са се образували в първите моменти след Големия взрив.
„Независимо от конкретния модел, високата маса в такава отдалечена космическа епоха, изключително високото съотношение между черната дупка и звездната маса, заедно с почти девствената среда, показват, че QSO1 е масивна черна дупка, заловена в най-ранните фази на акреция“, пишат изследователите в предпечат, качен в arXiv преди рецензиране от колеги.
Винаги сме очаквали, че JWST, най-мощният космически телескоп, който някога е бил построен, ще разкрие неща за мистериозните първи милиарди години след Големия взрив, за които дори не сме подозирали, че не знаем.
LRD са едно от тези неща. Както подсказва името им, те са малки точки от светлина с изключително голямо червено отместване в епохата на реионизация – милиардният процес, при който се смята, че светлината от първите звезди и галактики е разсеяла непрозрачната мъгла, която е изпълвала ранната Вселена, позволявайки на светлината да се разпространява свободно.
Още: Изумително: Откриха черна дупка с рекордни размери
Тъй като този период от Вселената е толкова далеч от нас в пространство-времето и е толкова мъглив, е трудно да се види отвъд неговите граници. Учените имат някои доста добри обяснения за това как първите звезди, галактики и черни дупки са се появили от първобитната тъмнина, но намирането на наблюдателна подкрепа е малко по-трудно.
Светлината от обектите в ранната Вселена се е разтегнала към червения край на електромагнитния спектър или е претърпяла червено отместване, благодарение на продължаващото разширяване на Вселената. JWST е проектиран да вижда светлина в тези дължини на вълните, което го прави най-добрият инструмент, с който разполагаме, за да се опитаме да разберем как е започнало всичко.
Телескопът е открил стотици LRD и учените не са съвсем сигурни какво представляват те. Те биха могли да бъдат ранни черни дупки, но черните дупки обикновено са придружени от рентгенова светлина, която любопитно липсва в небето около LRD. Други предполагат, че те биха могли да бъдат звездни купове.
Юоджбалис и неговите колеги избраха QSO1 като кандидат за по-подробно изучаване на тези петна. Причината е, че QSO1 е част от любопитна, случайна космологична структура, известна като гравитационна леща. Пространство-времето се изкривява около масивен галактичен куп между нас и QSO1 по такъв начин, че увеличава светлината зад него, включително и блясъка на QSO1. Този силен лещинен ефект означава, че учените могат да виждат QSO1 много по-ясно от другите LRD.
Още: Насилствената смърт на звезда може да разкрие рядка липсваща връзка
Чрез внимателно разлагане и анализиране на лещината светлина, те успяха да изчислят кривата на въртене на обекта – измерване, което за галактиките разкрива масата на въпросната галактика и черната дупка в центъра й.
Резултатите им, казват изследователите, са несъвместими с интерпретацията на LRD като звездни купове. По-скоро кривата на въртене на QSO1 е напълно съвместима с галактика, въртяща се около маса от около 50 милиона слънчеви маси – интерпретация, която също съответства на оценките за масата на черната дупка, получени от водородните линии в спектъра на обекта.
Но галактиката около черната дупка е малка, много по-малка от очакваното за масата на черната дупка, което прави черната дупка най-голата масивна черна дупка, която някога е била забелязвана. Това може да бъде ключ към разгадаването на въпроса как са се образували галактиките в ранната Вселена, като предполага, че първо са се появили черните дупки, а галактиките са се събрали около тях.
„Единствените сценарии, които могат да обяснят такава система, са тези, които се позовават на „тежки семена“, като черни дупки с директен колапс (DCBH, резултат от директния колапс на масивни девствени облаци) или първобитни черни дупки (PBH, образувани в първата секунда след Големия взрив)“, пишат изследователите в статията си.
И двата сценария се нуждаят от по-нататъшно проучване. От една страна, DCBHs биха били придружени от ултравиолетова светлина, която не се наблюдава в QSO1. От друга страна, PBHs са значително по-малки от 50 милиона слънчеви маси. Възможно е обаче обектът да е продукт на бърз растеж, както чрез акреция, така и чрез сблъсъчни процеси – което прави QSO1 потенциално първото директно доказателство за съществуването на праисторически черни дупки.
Статията все още не е преминала през рецензиране и твърдението е доста необичайно, така че ще чакаме да видим как ще се развие тази линия на изследване. Какъвто и да е резултатът, обаче, сме сигурни, че LRD ще ни разкрият нещо наистина впечатляващо за раждането на Вселената.
