Za pomocą Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) astronomowie odkryli sześć galaktyk krążących wokół supermasywnej czarnej dziury w epoce, w której wszechświat miał mniej niż miliard lat. To pierwszy przypadek odkrycia takiej grupy galaktyk tak wcześnie po Wielkim Wybuchu. Wyniki obserwacji pomogą nam lepiej zrozumieć w jaki sposób powstają i rosną do ogromnych rozmiarów supermasywne czarne dziury takie jak chociażby Sagittarius A* w środku Drogi Mlecznej. Odkrycie wspiera teorię, według której czarne dziury mogą szybko osiągać potężne rozmiary w rozległych strukturach sieciowych bogatych w gaz.
W ramach tego projektu chcieliśmy przede wszystkim zrozumieć jedne z najbardziej tajemniczych obiektów astronomicznych – supermasywne czarne dziury we wczesnym Wszechświecie. To naprawdę masywne obiekty i jak na razie nie mamy żadnego pomysłu na to, jak mogły powstać tak szybko
– mówi Marco Mignoli, astronom z Narodowego Instytutu Astrofizyki (INAF) w Bolonii.
Najnowsze obserwacje prowadzone za pomocą VLT pozwoliły astronomom odkryć kilka galaktyk otaczających supermasywną czarną dziurę. Wszystkie te obiekty leżą w kosmicznej pajęczynie gazowej rozciągającej się na obszarze 300 razy większym od Drogi Mlecznej.
Włókna kosmicznej sieci przypominają nici w pajęczynie. Galaktyki powstają i rosną tam gdzie włókna się przecinają, a strumienie gazu zasilające zarówno galaktyki jak i supermasywną czarną dziurę – przepływają wzdłuż tych włókien
– mówi Mignoli.
Światło z tej struktury kosmicznej, w której znajduje się czarna dziura o masie miliarda mas Słońca, podróżowało do nas od momentu gdy wszechświat miał zaledwie 900 milionów lat.
Wyniki naszych badań dołożyły kolejny ważny klocek do bardzo niekompletnej zagadki, jaką jest powstawanie tak ekstremalnych obiektów tak szybko po Wielkim Wybuchu
– mówi Roberto Gilli, astronom z INAF, który jest współautorem artykułu naukowego opublikowanego w periodyku Astronomy & Astrophysics.
Pierwsze czarne dziury we wszechświecie, które mogły powstać w kolapsie pierwszych gwiazd, musiały rosnąć bardzo intensywnie, aby w ciągu 0,9 mld lat osiągnąć masy rzędu miliarda mas Słońca. Jednak astronomowie nadal mają poważny problem z wyjaśnieniem skąd takie obiekty wzięły tak dużo materii, które pomogłyby im rozrosnąć się do takich rozmiarów w tak krótkim czasie. Nowo odkryta struktura może jednak skrywać odpowiedź na to pytanie: pajęczyna składająca się z galaktyk i gazu mogła zawierać wystarczająco dużo gazu, aby intensywnie zasilać czarną dziurą, tym samym wspomagając jej szybki wzrost do rozmiarów supermasywnej czarnej dziury.
Powstaje zatem pytanie: w jaki sposób powstały zatem takie duże kosmiczne sieci pajęcze? Według wielu astronomów kluczem do rozwiązania tej zagadki są gigantyczne halo składające się z tajemniczej ciemnej materii. To właśnie one mogły przyciągać grawitacyjnie olbrzymie ilości gazu. Gaz wraz z ciemną materią mógł z kolei tworzyć włókniste struktury, w których mogły powstawać liczne galaktyki.
Uzyskane przez nas wyniki wskazują, że najodleglejsze i najmasywniejsze czarne dziury powstawały i rozrastały się w masywnych, rozległych obłokach ciemnej materii . Brak wcześniejszych obserwacji takich struktur spowodowany był najprawdopodobniej ograniczeniami obserwacyjnymi
– mówi Colin Norman z Uniwersytetu Johns Hopkins w Baltimore.
Odkryte teraz galaktyki są jednymi z najciemniejszych jakie można zaobserwować za pomocą największych dostępnych teleskopów. Odkrycie wymagało obserwowania jednego wycinkanieba przez kilka godzin za pomocą największych teleskopów optycznych na Ziemi.
Jesteśmy przekonani, że to dopiero czubek góry lodowej
– mówi Barbara Balmaverde, astronomka z Turynu.