JWST odkrywa możliwe narodziny supermasywnej czarnej dziury
Czarne dziury o gigantycznych rozmiarach od dawna fascynują i zarazem frustrują astronomów. Znajdują się w centrach niemal każdej galaktyki, są niewidzialne, ale potężne – ich masa sięga setek milionów, a nawet miliardów razy więcej niż masa Słońca. Ale jak powstają te kolosy? To pytanie do tej pory pozostawało bez jednoznacznej odpowiedzi. Teraz, dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba (JWST), naukowcy mogą być o krok bliżej rozwiązania tej zagadki.
Odkrycie, które może zmienić kosmologię
Międzynarodowy zespół astronomów badający dane z projektu COSMOS-Web natrafił na nietypową parę galaktyk, których światło potrzebowało ponad 8 miliardów lat, by dotrzeć do Ziemi. To, co zobaczyli, wprawiło ich w osłupienie: układ dwóch galaktyk w kształcie przypominającym symbol nieskończoności, a w miejscu ich przecięcia – tajemniczy, jasny obiekt.
Po dokładnej analizie okazało się, że jest to nowo powstała supermasywna czarna dziura – potencjalnie pierwszy przypadek, gdy naukowcom udało się zaobserwować taki proces „na żywo”, a nie wyłącznie na podstawie symulacji czy śladów z przeszłości.
Jak powstają supermasywne czarne dziury?
Od lat naukowcy spierają się o to, jak dokładnie formują się te gigantyczne obiekty. Istnieją dwie główne teorie:
Stopniowy wzrost – czarna dziura powstaje z zapadnięcia masywnej gwiazdy i przez miliardy lat rośnie, pochłaniając materię.
Bezpośrednie zapadnięcie gazu (direct collapse) – olbrzymia chmura materii zapada się pod wpływem własnej grawitacji, tworząc czarną dziurę od razu w gigantycznej skali.
Nowe obserwacje zdają się potwierdzać właśnie ten drugi scenariusz.
Galaktyka Nieskończoności – kosmiczny ewenement
Odkryty układ, nazwany przez badaczy Galaktyką Nieskończoności, składa się z dwóch zderzających się galaktyk. Każda z nich zawiera w swoim centrum supermasywną czarną dziurę. Ale prawdziwą sensacją okazało się trzecie jądro – nie należące do żadnej z galaktyk, lecz znajdujące się dokładnie tam, gdzie ich struktury się nakładają.
Według analiz, w tym miejscu doszło do ekstremalnego zagęszczenia gazu, który prawdopodobnie zapadł się pod własnym ciężarem, tworząc nową czarną dziurę. Wokół tego miejsca obserwuje się gorący, wzburzony gaz, co jest zgodne z przewidywaniami teoretycznymi dla procesu bezpośredniego kolapsu.
Kolizje galaktyk jako fabryki czarnych dziur?
Zderzenia galaktyk od dawna uważane są za jeden z mechanizmów wzrostu czarnych dziur – dwie mniejsze mogą się złączyć, tworząc jedną większą. Jednak teraz pojawia się dodatkowy scenariusz: zderzenia mogą same w sobie prowadzić do powstawania zupełnie nowych czarnych dziur, poprzez lokalne kolapsy materii.
Taki proces mógł być szczególnie powszechny we wczesnym Wszechświecie, gdy gęstość gazu była znacznie większa niż obecnie. Dlatego to odkrycie rzuca nowe światło nie tylko na konkretne zjawisko, ale też na kosmiczną historię formowania galaktyk.
Co dalej?
Odkrycie zostało opisane w dwóch publikacjach naukowych, które trafiły już na arXiv i oczekują na recenzję w The Astrophysical Journal Letters. Jeśli hipotezy się potwierdzą, będziemy mieli pierwszy bezpośredni dowód na narodziny supermasywnej czarnej dziury, zaobserwowany dzięki przełomowym możliwościom JWST.
To może oznaczać rewolucję w naszej wiedzy o ewolucji kosmosu.
Źródło: Science Alert
fot. (NASA, P. van Dokkum, G. Brammer)
