Najnowsze obserwacje Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) mogą właśnie rzucić światło na jedną z największych zagadek – powstawanie pierwszych czarnych dziur. Międzynarodowy zespół badaczy zidentyfikował obiekt, który może być najwcześniejszym dowodem na istnienie pierwotnej czarnej dziury, czyli kosmicznego reliktu uformowanego tuż po Wielkim Wybuchu.
Wspieraj Puls Kosmosu na Patronite.pl
JWST został zaprojektowany po to, by badać najodleglejsze rejony Wszechświata i pierwsze miliardy lat jego historii. Jednym z największych zaskoczeń, jakie przyniósł, było odkrycie tzw. „Małych Czerwonych Kropek” (LRD) – słabych punktów światła z epoki rejonizacji, czyli czasu, gdy pierwsze gwiazdy i galaktyki rozproszyły kosmiczną mgłę gazu wypełniającą młody Wszechświat. Ze względu na ogromne przesunięcie ku czerwieni ich obserwacja była dotąd praktycznie niemożliwa.
Jedną z takich kropek, oznaczoną jako QSO1, astronomowie przebadali szczególnie dokładnie. Pomogło im zjawisko soczewkowania grawitacyjnego – gigantyczna gromada galaktyk, znajdująca się na linii widzenia, zadziałała jak kosmiczna lupa, wzmacniając światło tego odległego obiektu. Dzięki temu badacze mogli odtworzyć jego krzywą rotacji i oszacować masę centralnej struktury. Wyniki były zaskakujące: w sercu QSO1 znajduje się czarna dziura o masie około 50 milionów mas Słońca.
Tak ogromny obiekt we wnętrzu tak małej galaktyki jest czymś bezprecedensowym. Zwykle masywne czarne dziury znajdują się w centrach dużych galaktyk, których masa rośnie równolegle do ich centralnych obiektów. Tymczasem QSO1 wydaje się zbyt mała, by mogła utrzymać tak gigantyczną czarną dziurę. To czyni ją najbardziej „nagą” supermasywną czarną dziurą, jaką kiedykolwiek zarejestrowano.
To odkrycie rodzi pytania o jej pochodzenie. Badacze rozważają dwa scenariusze. Pierwszy zakłada tzw. bezpośredni kolaps – powstanie czarnej dziury z ogromnej chmury pierwotnego gazu, bez wcześniejszego etapu gwiazdowego. Drugi scenariusz to narodziny pierwotnej czarnej dziury już w ułamku sekundy po Wielkim Wybuchu, a następnie jej szybki wzrost przez akrecję i zderzenia. Obie hipotezy mają jednak swoje słabe strony: modele bezpośredniego kolapsu przewidują sygnały ultrafioletowe, których w QSO1 nie wykryto, a pierwotne czarne dziury powinny być znacznie mniejsze. Możliwe więc, że QSO1 stanowi przypadek pośredni, łączący cechy obu procesów.
Jeśli interpretacja zespołu okaże się poprawna, byłby to najstarszy bezpośredni dowód na powstanie czarnej dziury w historii Wszechświata. To z kolei mogłoby oznaczać, że to czarne dziury pojawiały się jako pierwsze, a galaktyki formowały się wokół nich – a nie odwrotnie, jak dotąd sądzono.
Choć wnioski są niezwykle intrygujące, wyniki badań wciąż czekają na recenzję naukową. Kolejne obserwacje będą kluczowe, by potwierdzić hipotezę o pierwotnej czarnej dziurze i wykluczyć inne wyjaśnienia. Niezależnie od ostatecznych rozstrzygnięć, QSO1 dostarcza bezcennych wskazówek na temat procesów kształtujących najwcześniejsze struktury kosmiczne.
Astronomowie podkreślają, że Małe Czerwone Kropki to dopiero początek. JWST odkrył ich setki, a każda z nich może ukrywać w sobie tajemnice, które zmienią nasze rozumienie tego, jak powstawały pierwsze galaktyki i czarne dziury.