A valaha látott legkorábbi fekete lyukat fedezték fel az idők hajnaláról

Az idő és a tér szakadékán átvillanó pislákolás a valaha látott legkorábbi fekete lyuk.

A Roberto Maiolino, a Cambridge-i Egyetem asztrofizikusa és csapata észlelte a fény, a fekete lyuk gazdagalaxisának lángját, amint az feltartóztathatatlanul az eseményhorizont felé örvénylik. A fekete lyuk, amely mindössze 400 millió évvel az ősrobbanás után jelent meg, máris hatalmas – a Nap tömegének mintegy 1,6 milliószorosa, írja a Science Alert.

Ez a felfedezés megerősíteni látszik a korai univerzumban a szupermasszív fekete lyukak kialakulásának közvetlen összeomlási modelljét. Nem pedig a hosszú, lassú akkréciós folyamatot egy nagy csillag tömegéből.

„Az univerzumban még nagyon korán van ahhoz, hogy ilyen tömegű fekete lyukakat lássunk, ezért más módon is figyelembe kell vennünk a kialakulásukat” – mondja Maiolino. „A nagyon korai galaxisok rendkívül gazdagok voltak gázban, így olyanok lehettek, mint egy büfé a fekete lyukaknak.”

Egy ősi galaxis

A szóban forgó galaxist már láttuk korábban is. A GN-z11 nevet kapta, és néhány évvel ezelőtt a Hubble-megfigyelések alapján azonosították, mint a legkorábbi galaxist, amelyet az univerzumban láttunk. Fénye 13,4 milliárd évet utazott, hogy eljusson hozzánk. (Az ősrobbanás körülbelül 13,8 milliárd évvel ezelőtt volt). Ezt a rekordot azóta a James Webb űrteleszkóp (JWST) megfigyelései megdöntötték, de a GN-z11 még messze nem vette fel végleges formáját.

A JWST a GN-z11 felfedezése után indult útjára, és eddig nem látott érzékenységet kínál a távoli világegyetem megfigyelésére. Maiolino és csapata az új űrteleszkóp segítségével sokkal részletesebb képet kapott a GN-z11-ről, mint amilyet a Hubble tudott nyújtani. Most megnézheti, mi rejtőzhet a távoli galaxis szívében.

A JWST megfigyelései egy spektrumot rögzítettek a galaxisról. Ezt a kutatók részletes elemzéssel darabokra szedték, hogy megnézzék, hogyan keletkezett a GN-z11 fénye. A spektrumban pedig megtalálták az akkréció jeleit – azt a folyamatot, amelynek során a fekete lyukak anyagot emésztenek.

A fekete lyukak köztudottan nem termelnek maguk fényt. Középpontjához közeledve a gravitáció olyan erőssé válik, hogy az eseményhorizonton belül a fény sem elég gyors a szükéshez. Az eseményhorizonton kívül az anyag szélsőséges környezetben kavarog, és egy korongot alkot, amely a fekete lyukba táplálkozik.

Ez az akkréciós korong a gravitáció és a súrlódás által felhevített fényben teljesen lángol, és uralja a befogadó galaxis fényét. A kutatók szerint ez a GN-z11-et megvilágító fény forrása.

Valójában a fekete lyuk olyan gyors ütemben táplálkozik, hogy valószínűleg kioltja a bébigalaxist. Táplálkozása során a fekete lyuk erőteljes nukleáris szeleket kezd kibocsátani, amelyek végül elfújják a galaxisban lévő összes csillagképző gázt. Végül egy nyugodt objektumot eredményeznek, amely békésen sodródik az űrben, és nagyon kevés új csillagot hoz létre.

Ellentétes méretek

A GN-z11 egy nagyon kicsi galaxis, a kutatók szerint körülbelül 100-szor kisebb, mint a Tejútrendszer. A fekete lyuk táplálkozási sebességével a jelek szerint nem sokáig tartana, amíg a gáz a galaxisközi térbe sodródna. A folyamat során a fekete lyuk növekedése megszakadna, mivel minden felhasználható anyagot elfújna.

A fekete lyuk mérete túl masszív ahhoz, hogy az ősrobbanás óta eltelt 400 millió év alatt valami csillag méretű dologból keletkezett volna. A csillagászok szerint a korai univerzumban a fekete lyukak közvetlenül hatalmas anyaghalmazok gravitációs összeomlásából alakulhattak ki.

Továbbá, mivel úgy tűnik, hogy a galaxisok mindegyikének a középpontjában van egy fekete lyuk, ésszerű azt gondolni, hogy a JWST-vel észlelt minden korábbi galaxisban is lesz ilyen.

A GN-z11 azonban a legkorábbi eddig megerősített és mért galaxis, amely az univerzum hajnalán, a reionizáció korszakának nevezett időszakban keletkezett. E korszak előtt a világűr átlátszatlan volt; csak az anyag reionizálódásával vált a tér átlátszóvá, és a fény szabadon áramolhatott.

A kozmológia egyik égető kérdése az ionizáló sugárzás forrása

A GN-z11 azt sugallja, hogy a fekete lyukaknak szerepe volt ebben.

„A GN-z11 az első olyan hiperfényes galaxis, amelyet spektroszkópiailag megerősítettek, és amely esetében ilyen részletes spektroszkópiai elemzés megvalósítható” – írják a kutatók tanulmányukban.

„Az elemzésünk által feltárt aktív galaxismag forgatókönyv természetes magyarázatot ad a GN-z11 kivételes fényességére. Ha ez reprezentatív a JWST által felfedezett fényes galaxisok szélesebb osztályára, akkor ez nagymértékben enyhítené a modellekkel és szimulációkkal fennálló feszültséget, és az aktív galaktikus magok erősebb szerepére utalhat az univerzum reionizációjában.”

Érdemes elolvasni:

• Miért vörösek a hajnalok és a naplementék, miközben a Nap kékessárga?
• Nem úgy néztek ki az első galaxisok a Nagy Bumm után, mint gondolták a tudósok