Telescopul James Webb dezvăluie cea mai veche gaură neagră cunoscută din interiorul galaxiei GN-z11: NPR

Această imagine arată un „prim-plan” al galaxiei GN-z11, așa cum a fost fotografiat de Telescopul Spațial Hubble, suprapus peste o altă imagine care conturează poziția galaxiei pe cer.

NASA

Ascunde legenda

Comutați subtitrarea

NASA

Această imagine arată un „prim-plan” al galaxiei GN-z11, așa cum a fost fotografiat de Telescopul Spațial Hubble, suprapus peste o altă imagine care conturează poziția galaxiei pe cer.

NASA

Când telescopul spațial Hubble a descoperit prima dată galaxia GN-Z11 În 2016, a fost cea mai îndepărtată galaxie pe care oamenii de știință au descoperit-o vreodată. Era străveche, s-a format acum 13,4 miliarde de ani, la doar 400 de milioane de ani după Big Bang.

Dar, deși recordul GN-z11 a fost doborât de atunci, galaxia rămâne un puzzle. Pentru o galaxie atât de veche și compactă, era ciudat de luminoasă. Pentru a fi atât de strălucitor, „ar fi fost nevoie de un număr mare de stele împachetate într-un volum atât de mic”, spune el. Roberto Maiolino, astrofizician la Universitatea din Cambridge. Dar, având în vedere vârsta fragedă a universului, ar fi fost dificil să formezi toate acele stele tinere strălucitoare într-o perioadă atât de scurtă de timp.

Acum, într-o lucrare intitulată „O gaură neagră mică și puternică în universul timpuriu”, publicată în… naturăMaiolino și colegii săi au o explicație alternativă pentru toată această lumină: o gaură neagră supermasivă cu o masă de aproximativ 1,6 milioane de ori masa Soarelui nostru. Gaura neagră în sine nu emite nicio lumină, dar tot materialul care se îndreaptă spre ea, sugerează Maiolino, poate fi suficient de fierbinte și luminos pentru a produce radiații galactice intense.

El spune că aceasta este prima gaură neagră descoperită vreodată și că existența ei în sine ridică întrebări despre unde provin unele găuri negre și cum se hrănesc și cresc.

Un nou telescop dezvăluie un curcubeu magnific

În ultimii 20 de ani, Maiolino a contribuit la dezvoltarea… Telescopul spațial James Webb Care a fost lansat în ziua de Crăciun 2021. În special, el face parte din echipa care a proiectat și construit unul dintre instrumentele sale emblematice numite Spectrometru în infraroșu apropiat.

„dumnezeu [is] Responsabil de împărțirea luminii galaxiilor și stelelor [into] „Culorile sale. Deci este practic curcubeul galaxiei”, spune el.

Când Maiolino și colegii săi au îndreptat noul lor telescop și instrument puternic spre galaxia cunoscută sub numele de GN-z11, detaliile care au revenit au fost uimitoare.

„A fost foarte interesant”, își amintește el. „Dar la început, nu ne-am dat seama cu adevărat ce ne spunea. Spectrul era foarte confuz”.

Așa că echipa și-a aprofundat analiza și a colectat mai multe date. Ei au speculat că strălucirea ultravioletă strălucitoare care emană din galaxia îndepărtată ar fi putut proveni din cantități masive de gaz care se învârteau în jurul ei și se revarsă într-o gaură neagră. Frecarea acelui gaz care este atras l-ar încălzi și l-ar aprinde, ceea ce probabil explică de ce galaxia este atât de luminoasă.

Așa au descoperit Maiolino și echipa sa cu ce au de-a face: o gaură neagră supermasivă parcata în centrul galaxiei.

„În acel moment, entuziasmul s-a înmulțit și a devenit mai interesant, desigur”, spune el.

O gaură neagră specială

Aceasta nu a fost doar o gaură neagră. În primul rând – presupunând că gaura neagră a început mic – ar putea devora materia într-un ritm feroce. Și a trebuit să facă asta pentru a ajunge la dimensiunea lui uriașă.

„Această gaură neagră mănâncă practic [equivalent of] „Un soare plin la fiecare cinci ani”, spune Maiolino. „De fapt, este mult mai mare decât credeam că este posibil pentru aceste găuri negre”. De aici și cuvântul „puternic” din titlul lucrării.

În al doilea rând, gaura neagră are masa de 1,6 milioane de ori mai mare a Soarelui nostru și a existat la doar 400 de milioane de ani după zorii universului.

„Practic, nu este posibil ca o gaură neagră atât de masivă să crească atât de repede atât de timpuriu în univers”, spune Maiolino. „Practic, nu există suficient timp conform teoriilor clasice. Așa că trebuie să evocem scenarii alternative.”

Iată primul scenariu – în loc să înceapă ca găuri negre mici, poate supermasive, în universul timpuriu, ele s-au născut pur și simplu din prăbușirea norilor masivi de gaz primordial.

Al doilea scenariu este că stelele timpurii s-ar fi prăbușit pentru a forma o mare de găuri negre mai mici, care ar fi fuzionat sau ar fi înghițit materia mult mai repede decât am crezut, făcând ca gaura neagră rezultată să crească rapid.

Sau poate este o combinație a ambelor.

În plus, această gaură neagră dăunează probabil creșterii galaxiei GN-z11. Acest lucru se datorează faptului că găurile negre radiază energie pe măsură ce se hrănesc. La o rată atât de mare de sărbătoare, această energie ar putea mătura gazul galaxiei gazdă. Deoarece stelele sunt făcute din gaz, acest lucru ar putea atenua procesul de formare a stelelor, sufocând încet galaxia. Ca să nu mai vorbim că fără gaz, gaura neagră nu ar avea cu ce să se hrănească și ar muri și ea.

„Acești autori au prezentat un argument convingător pentru existența unei găuri negre”, spune el. Priyava NatarajanEste astrofizician la Universitatea Yale și nu a fost implicat în studiu, „deși nu a fost detectat” folosind raze X, standardul de aur pentru testarea existenței unei găuri negre.

Natarajan a făcut parte din echipa care Folosit recent Atât noul telescop spațial James Webb, cât și datele cu raze X de la Observatorul de raze X Chandra A găsi o gaură neagră supermasivă într-o altă parte a universului care a existat la 470 de milioane de ani după Big Bang este o notă mai nouă decât această ultimă descoperire.

Această descoperire „dezvăluie diversitatea găurilor negre și a galaxiilor gazdă ale acestora. Vedem diversitate astăzi, iar această diversitate pare să înceapă foarte devreme”, spune Natarajan.