Astronomowie być może odkryli najdalszą i najwcześniejszą supermasywną czarną dziurę, jaką kiedykolwiek zaobserwowano, znajdującą się w galaktyce GHZ2. Odkrycie to, oparte na danych z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST), pozwala zobaczyć Wszechświat takim, jaki był zaledwie 350 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Wyniki, obecnie dostępne w postaci wydruku wstępnego w serwisie arXiv, przechodzą weryfikację.
Problem wczesnego powstawania czarnych dziur
Istnienie tak masywnej czarnej dziury na tak wczesnym etapie historii Wszechświata stanowi poważne wyzwanie dla obecnych modeli kosmologicznych. Czarne dziury zwykle rosną przez miliardy lat, ale GHZ2 sugeruje, że niektóre mogły powstawać i gwałtownie rozszerzać się znacznie szybciej, niż wcześniej sądzono. Naukowcy zastanawiają się, czy te wczesne czarne dziury powstały jako „lekkie nasiona” – szybko rosnące z mniejszych mas – czy jako „ciężkie nasiona” – zaczynając od już znacznych rozmiarów. Prędkość, z jaką czarna dziura GHZ2 osiągnęła swoją masę, stawia pod znakiem zapytania istniejące teorie ewolucji galaktycznej.
Jak JWST odkrył anomalię
Spektrograf bliskiej i średniej podczerwieni JWST odegrał kluczową rolę w odkryciu GHZ2. Instrumenty te wychwytują światło rozciągnięte w wyniku ekspansji Wszechświata, umożliwiając astronomom skuteczną obserwację galaktyki w jej powijakach. Kluczowym dowodem są intensywne „linie emisyjne” w widmie GHZ2 – jasne pasma światła wskazujące procesy wysokoenergetyczne.
W szczególności wykrycie silnej linii emisyjnej C IV λ1548 reprezentującej potrójnie zjonizowany węgiel wyraźnie wskazuje na obecność aktywnego jądra galaktycznego (AGN), czyli supermasywnej czarnej dziury, aktywnie pochłaniającej materię. Ogromnej energii potrzebnej do usunięcia trzech elektronów z atomów węgla nie można łatwo wytłumaczyć samymi procesami gwiazdowymi.
Mieszane sygnały i trwające badania
Chociaż dowody wskazują na AGN, GHZ2 nie wykazuje wszystkich typowych sygnatur aktywnie pochłaniających czarne dziury. Ta złożoność sugeruje układ mieszany: galaktyka może być napędzana zarówno przez gwiazdy, jak i AGN, lub też powstawanie gwiazd w GHZ2 zasadniczo różni się od tego, co obserwuje się w lokalnym Wszechświecie.
Naukowcy obecnie udoskonalają swoje modele, aby uwzględnić tę wyjątkową kombinację. Dalsze obserwacje JWST w wyższej rozdzielczości, w połączeniu z danymi z Large Millimeter/Submilimeter Astronomy Atacama Array, będą miały kluczowe znaczenie dla potwierdzenia aktywności AGN i ujawnienia prawdziwej natury GHZ2.
Odkrycie GHZ2 to nie tylko kolejna czarna dziura. Zmusza naukowców do ponownego rozważenia, jak szybko mogą tworzyć się supermasywne czarne dziury we wczesnym Wszechświecie i czy istniejące modele ewolucji galaktycznej wymagają znaczących rewizji.
