Czarna dziura odkryta u progu kosmicznego świtu jest zbyt duża, aby można ją było łatwo wyjaśnić. Galaktyka ta znajduje się w centrum galaktyki zwanej J1120+0641, która ma masę ponad miliarda słońc.
Dzisiaj wokół nas są jeszcze większe czarne dziury. Problemem jest Kiedy Ponieważ jest J1120+0641. Niecałe 770 milionów lat po Wielkim Wybuchu trudno powiedzieć, skąd czarna dziura miała wystarczająco dużo czasu, aby zyskać tak dużą masę.
Wiedzieliśmy o galaktyce i jej zatłoczonej czarnej dziurze od ponad dekady, a naukowcy mieli pomysły, jak mogła ona wyglądać. Teraz notatki za pomocą Jamesa Webba Unieważniłeś jedno z tych pojęć. Według wszystkich relacji J1120+0641 wydaje się „szokująco normalna”, pozostawiając otwartymi bardziej egzotyczne wyjaśnienia zwiększonej masy czarnej dziury.
Wykryto J1120+0641 Ogłoszono to w 2011 rokuPrzez kilka lat pozostawała najdalszą znaną galaktyką kwazarową. Właściwie to już dobrych kilka lat. O ile nam wiadomo, J1120+0641 był dziwnym obiektem i nadal rozważane jest tylko jedno możliwe wyjaśnienie jego rozmiarów.
Galaktyki kwazarowe to galaktyki zawierające centralną supermasywną czarną dziurę, która odżywia się w ogromnym tempie. Otacza go ogromna chmura gazu i pyłu, która możliwie najszybciej ją pochłania. Tarcie i grawitacja wokół czarnej dziury podgrzewają materię, dzięki czemu świeci jasno.
Jednak prędkość, z jaką czarna dziura może się odżywiać, nie jest nieograniczona. Od niego zależy maksymalna stabilna stawka Granica Eddingtonapo czym gorący materiał świeci tak intensywnie, że… Ciśnienie promieniowania przekroczy siłę grawitacjiktóry wypycha materię i nie pozostawia czarnej dziurze niczego, czym mogłaby się pożywić.
Teraz czarne dziury mogą na krótko wejść w fazę superakrecji Eddingtona, przekraczając tę granicę i połykając jak najwięcej materiału, zanim zacznie działać ciśnienie promieniowania. Jest to jedno z możliwych wyjaśnień czarnej dziury w centrum J1120+. 0641 i tak jak znajdujemy je w większej liczbie, na początku wszechświata czają się inne duże czarne dziury.
Aby szukać oznak superakrecji Eddingtona, astronomowie potrzebowali danych o wystarczającej rozdzielczości, aby przeprowadzić szczegółową analizę światła galaktyki, szukając znaków związanych z ekstremalnymi procesami. Właśnie dlatego potrzebowaliśmy Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, najpotężniejszego teleskopu kosmicznego, jaki kiedykolwiek zbudowano, zoptymalizowanego do obserwacji odległych zakątków przestrzeni i czasu.
Teleskop Jamesa Webba obserwował galaktykę na początku 2023 roku, a zespół kierowany przez astronom Sarah Bosman z Instytutu Astronomii Maxa Plancka w Niemczech przeanalizował zebrane światło, aby sklasyfikować właściwości materii otaczającej czarną dziurę: ogromny pierścień pyłu na obrzeżach i świecący dysk krążący wokół czarnej dziury, który się nią żywi.
Analiza ta pokazuje, że czarna dziura w rzeczywistości odżywia się bardzo normalnie – a jej akrecja nie różni się niczym od innych, nowszych galaktyk kwazarów.
Jednym z możliwych wyjaśnień istnienia tych gigantycznych czarnych dziur jest to, że dodatkowy pył spowodował, że astronomowie przeszacowali ich masy. Jednak nie ma też śladów dodatkowego kurzu.
Oznacza to, że J1120+0641 tak wygląda: bardzo zwyczajna galaktyka kwazarowa z czarną dziurą, która nie pochłania materii w bardzo dużym tempie. Czarna dziura i sposób jej odżywiania były stosunkowo dojrzałe, gdy ją obserwowaliśmy, czyli kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu.
„Ogólnie rzecz biorąc, nowe obserwacje tylko pogłębiają tajemnicę: wczesne kwazary były szokująco normalne”. – mówi Boseman. „Bez względu na długość fali, którą obserwujemy, kwazary są prawie identyczne we wszystkich epokach wszechświata”.
Oznacza to, że superakrecja Eddingtona nie jest odpowiedzią na wzrost zaskakująco masywnych czarnych dziur na początku dziejów.
Innym głównym wyjaśnieniem jest to, że czarne dziury powstały na początku z bardzo dużych „nasion”. Zamiast powolnego, stopniowego procesu powstającego z czegoś wielkości gwiazdy, teoria ta sugeruje, że czarne dziury powstają w wyniku zapadania się grudek materii lub nawet bardzo masywnych gwiazd o masie setki tysięcy razy większej od masy Słońca, co nadaje ich rozmiarom głowę. początek.
W miarę jak odkrywamy coraz więcej tych gigantycznych stworzeń czających się we mgłach wczesnego wszechświata, pomysł ten wydaje się mniej dziwaczny, a bardziej przypomina najlepsze możliwe wyjaśnienie tej tajemniczej epoki w historii wszechświata.
Badanie zostało opublikowane w Astronomia naturalna.
