Najnowocześniejsze instrumenty obserwacyjne pozwalają nam zaglądać coraz głębiej w przeszłość Wszechświata. Dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba (JWST) naukowcy właśnie odkryli, że niewielkie czarne dziury były znacznie bardziej powszechne w młodym Wszechświecie, niż dotąd przypuszczano. Odkrycie to może całkowicie zmienić nasze rozumienie formowania się galaktyk i ich centralnych czarnych dziur.
Wspieraj Puls Kosmosu na Patronite.pl
Badanie przeprowadzone przez zespół pod kierownictwem Sophii Geris z Uniwersytetu Cambridge opiera się na danych z projektu JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey). W ramach trzeciej publikacji danych udostępniono aż 4000 nowych widm, z czego 2375 obiektów miało potwierdzone przesunięcia ku czerwieni, co pozwoliło precyzyjnie oszacować ich odległość w czasie i przestrzeni. Artykuł opisujący wyniki jest obecnie dostępny w formie preprintu na serwerze arXiv.
Naukowcy przeanalizowali 600 odległych galaktyk, eliminując te, w których wcześniej zidentyfikowano jasne aktywne jądra galaktyczne (AGN) — bardzo energetyczne centra galaktyk, zasilane przez aktywnie rosnące supermasywne czarne dziury. Tym razem uwaga badaczy skupiła się na znacznie słabszych i dotąd niewidocznych AGN-ach, które umykały wcześniejszym obserwacjom.
Aby je wykryć, zastosowano metodę tzw. spectral stacking, czyli nakładania na siebie widm galaktyk pogrupowanych według ich właściwości, takich jak masa gwiazdowa czy jasność. Pozwoliło to na wzmocnienie bardzo słabych sygnałów, które normalnie są niewidoczne w szumie tła. Szczególnym celem analizy była szeroka linia emisyjna wodoru alfa (Hα), będąca znakiem rozpoznawczym materii wpadającej do czarnej dziury.
Wyniki analizy były zaskakujące. Okazało się bowiem, że w wielu galaktykach, które wcześniej uznawano za „ciche”, znaleziono dowody na istnienie słabych AGN-ów. Co istotne, czarne dziury zasilające te centra aktywności miały znacznie mniejsze masy – rzędu miliona mas Słońca – niż potężne, supermasywne obiekty znane z innych obserwacji wczesnego Wszechświata. Były też znacznie mniej aktywne.
To odkrycie rzuca nowe światło na jedną z największych zagadek współczesnej kosmologii. Dotąd wiele obserwacji wskazywało, że supermasywne czarne dziury we wczesnym Wszechświecie wydają się zbyt duże w porównaniu do swoich galaktyk macierzystych. Nowe dane sugerują jednak, że równolegle istniała cała populacja mniejszych, proporcjonalnych do rozmiarów galaktyk czarnych dziur. To podważa powszechnie przyjmowany scenariusz, w którym to czarne dziury miałyby rosnąć jako pierwsze i napędzać rozwój galaktyk. Zamiast tego, wyniki wspierają alternatywny model, według którego to galaktyki powstają wcześniej, a centralne czarne dziury ewoluują dopiero później.
Nowe obserwacje są kolejnym dowodem na niezwykłą czułość JWST i jego zdolność do wykrywania subtelnych, dotąd niewidocznych zjawisk w najbardziej odległych zakątkach Wszechświata. Oczekuje się, że kolejne analizy danych z JADES jeszcze bardziej poszerzą naszą wiedzę o tym, jak formowały się pierwsze czarne dziury i galaktyki.