Webb zmierzył czarną dziurę sprzed 13 miliardów lat — powstała przed własną galaktyką

Czarna dziura w galaktyce Abell2744-QSO1 ma masę 50 milionów Słońc. Galaktyka goszcząca zawiera resztę. Ten stosunek przeczy wszystkim modelom, jakimi dysponują astronomowie: w każdej galaktyce dostępnej dziś do obserwacji centralna czarna dziura stanowi jedynie ułamek procenta całkowitej masy gwiezdnej. Tu czarna dziura to dwie trzecie wszystkiego.

To zachwianie równowagi ma precyzyjne wyjaśnienie, które przewraca dotychczasowe rozumienie współewolucji galaktyk i ich czarnych dziur. Zespół zmierzył metaliczność galaktyki — stężenie pierwiastków cięższych od wodoru i helu, wytwarzanych przez gwiazdy w ciągu ich życia — i stwierdził, że wynosi ona mniej niż pół procenta wartości słonecznej. Ta bliska zeru wartość wskazuje, że gdy Webb obserwował galaktykę, zaledwie nieliczne gwiazdy zdążyły w niej narodzić się i zakończyć swój żywot. Czarna dziura była już ogromna w tym, co było w istocie galaktyką dziewiczą, dopiero co powstałą.

Odkrycie stało się możliwe dzięki technice, którą Webb umożliwia po raz pierwszy. Kartografując ruch i skład gazu krążącego blisko czarnej dziury — rozgrzanej plazmy wciąganej do wewnątrz z mierzalnymi prędkościami — zespół pod kierownictwem Roberto Maioliniego z Uniwersytetu Cambridge obliczył masę bezpośrednio, bez uciekania się do przybliżeń teoretycznych. Jest to pierwsze bezpośrednie pomiary masy jakiejkolwiek czarnej dziury w ciągu pierwszego miliarda lat istnienia wszechświata.

Polecana lekturaTeleskop Webba zmapował 164 000 galaktyk i odsłonił sieć kosmiczną młodego wszechświata

Standardowy model kosmologiczny zakłada, że galaktyki i ich centralne czarne dziury rosną wspólnie przez miliardy lat, wzajemnie się zasilając przez fuzje, napływy gazu i cykle sprzężenia zwrotnego. Abell2744-QSO1 ten obraz rozbija. Galaktyka jest zbyt pierwotna i zbyt mała w stosunku do swojej czarnej dziury, by obie mogły ewoluować w tym samym tempie. Coś wysieało tę czarną dziurę wcześnie — być może bezpośredni kolaps ogromnej pierwotnej chmury gazowej lub czarna dziura zrodzona z pierwszej generacji masywnych gwiazd — a galaktyka wyrosła wokół niej później.

Wynik nie jest ostateczny. Jeden obiekt w ekstremalnej odległości, mierzony w wyjątkowych warunkach obserwacyjnych, nie wystarcza do przepisania teorii formowania galaktyk. Zespół z Cambridge zaznacza, że pomiar zależy od założeń dotyczących geometrii dysku gazowego otaczającego czarną dziurę, a obserwacje Webb nie pozwalają na pełne rozwiązanie najmniejszych skal w pobliżu horyzontu zdarzeń. Potrzebne są kolejne obiekty w podobnych odległościach.

Te obiekty już nadchodzą. Trwające programy Webb ukierunkowane na zagęszczenia galaktyk, takie jak gromada Abell2744, dostarczą niezbędnej próbki. Zespół Maioliniego analizuje już kolejnych kandydatów z tego samego pola. Pierwszy bezpośredni spis mas czarnych dziur w pierwszym miliardzie lat po Wielkim Wybuchu właśnie się rozpoczął.

Tagi: astronomia

Więcej podobnych

Najcięższe czarne dziury powstają z połączeń innych czarnych dziur

Galaktyka Nieskończoność: Kosmiczna kolizja kształtująca nowe zrozumienie genezy czarnych dziur

Webb znalazł galaktykę kilkukrotnie cięższą od Drogi Mlecznej, która prawie się nie obraca

Czarna dziura J1007+3540 budzi się po 100 milionach lat ciszy

Czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej od 20 000 lat wieje wiatrem

James Webb znalazł planetę, na której skalne chmury powstają rano i znikają nocą