Infinity – galaktyka, w której rodzi się potężna czarna dziura
Zespół astronomów mógł odkryć pierwszy bezpośredni dowód istnienia supermasywnej czarnej dziury tuż po jej powstaniu w galaktyce, którą nazywają Nieskończonością.
 |
| Galaktyka Nieskończoności, obserwowana przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Źródło: NASA, P. van Dokkum, G. Brammer |
Astronom Pieter van Dokkum, naukowiec z Uniwersytetu Yale, wraz z zespołem badaczy odkrył obiekt w kosmosie, który nazwali galaktyką Nieskończoność – dwie galaktyki, które niedawno się zderzyły ze sobą i wyglądają jak symbol nieskończoności.
A w centrum Nieskończoności, jak twierdzą, znajduje się supermasywna czarna dziura, ukryta w obłoku gazu.
Wyniki badań opisano w nowym artykule opublikowanym w czasopiśmie The Astrophysical Journal Letters.
Odkrycie, jak twierdzą naukowcy, jest intrygujące z kilku powodów. Sugeruje ono nowy sposób powstawania czarnych dziur, dostarcza potencjalnego wyjaśnienia istnienia niezwykle masywnych czarnych dziur we wczesnym Wszechświecie – i może być pierwszym bezpośrednim dowodem na istnienie supermasywnej czarnej dziury tuż po jej powstaniu.
To jest tak niezbity dowód, jaki możemy uzyskać – powiedział van Dokkum, profesor astronomii i fizyki na Wydziale Sztuk Pięknych i Nauk Ścisłych Uniwersytetu Yale, a także główny autor artykułu.
Wszystko w tej galaktyce jest niezwykłe – powiedział.
Nie dość, że wygląda to bardzo dziwnie, to jeszcze ma tę supermasywną czarną dziurę, która akreuje mnóstwo materii – powiedział. Największym zaskoczeniem było to, że czarna dziura nie znajdowała się wewnątrz żadnego z dwóch jąder galaktyk, ale pośrodku. Zadaliśmy sobie pytanie: jak to możliwe?
Van Dokkum i astronom Gabriel Brammer z Uniwersytetu Kopenhaskiego dokonali odkrycia podczas analizy obrazów z przeglądu COSMOS-Web, który jest częścią archiwum danych Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba.
Van Dokkum prowadził również dalsze obserwacje wśród danych z Webba. Ponadto naukowcy wykorzystali w przeglądzie dane z Obserwatorium W.M. Keck oraz dane archiwalne z Very Large Array oraz Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra.
Znalezienie czarnej dziury, która nie znajduje się w jądrze masywnej galaktyki, samo w sobie jest niezwykłe – twierdzą naukowcy. Odkrycie, że czarna dziura dopiero co powstała, było bezprecedensowe.
Innymi słowy, uważamy, że jesteśmy świadkami narodzin supermasywnej czarnej dziury – czegoś, czego nigdy wcześniej nie widziano – powiedział van Dokkum.
Odkrycie to ma również znaczenie dla trwającej debaty na temat powstawania czarnych dziur we wczesnym Wszechświecie.
Jedna z teorii – teoria lekkich nasion – głosi, że małe czarne dziury powstały w wyniku zapadnięcia się i eksplozji jąder gwiazd. Ostatecznie te czarne dziury lekkich nasion połączyły się w supermasywne czarne dziury. Jednak ta teoria wymagałaby niezwykle długiego czasu, aby się urzeczywistnić. Teleskop Webba zidentyfikował już supermasywne czarne dziury, które pojawiły się we Wszechświecie zbyt wcześnie, by można je było wyjaśnić teorią lekkich nasion.
Pozostaje teoria ciężkich nasion, której orędownikiem jest astrofizyk z Yale, Priyamvada Natarajan, i inni. Teoria ta sugeruje, że znacznie większe czarne dziury mogą powstać w wyniku zapadania się dużych obłoków gazu. Problemem dla teorii ciężkich nasion jest to, że zapadające się obłoki gazu zazwyczaj tworzą gwiazdy.
Jednak galaktyka Nieskończoności może pokazać, w jaki sposób ekstremalne warunki – w tym te we wczesnym Wszechświecie sugerowane przez teorię ciężkich nasion – mogły doprowadzić do powstania czarnej dziury, powiedział van Dokkum.
W tym przypadku zderzyły się dwie galaktyki dyskowe, tworząc struktury pierścieniowe gwiazd, które widzimy - powiedział. Podczas zderzenia gaz w tych dwóch galaktykach ulega wstrząsom i kompresji. Ta kompresja mogła wystarczyć do utworzenia gęstego węzła, który następnie zapadł się w czarną dziurę.
Choć takie zderzenia zdarzają się rzadko, uważa się, że podobnie ekstremalne gęstości gazu były dość powszechne na wczesnych etapach historii kosmosu, gdy galaktyki zaczynały się formować – dodał.
Van Dokker i jego współpracownicy podkreślili, że konieczne są dalsze badania, aby potwierdzić te ustalenia i ich prognozy dotyczące powstawania czarnych dziur.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
Czytaj też:
