Gledajući duboko u prostor i vreme, dva tima koji koriste NASA/ESA/CSA svemirski teleskop Džejms Veb proučavali su izuzetno svetlu galaksiju GN-z11, koja je postojala kada je naš univerzum star 13,8 milijardi godina bio star samo oko 430 miliona godina.
Ispunjavajući svoje obećanje da će transformisati naše razumevanje ranog univerzuma, svemirski teleskop Džejms Veb istražuje galaksije blizu zore vremena. Jedna od njih je izuzetno svetleća galaksija GN-z11, koja je postojala kada je univerzum bio samo mali delić svoje sadašnje starosti. Prvobitno otkrivena NASA/ESA Habl svemirskim teleskopom, jedna je od najmlađih i najudaljenijih galaksija ikada posmatranih, a takođe je i jedna od najzagonetnijih. Zašto je tako svetlo? Čini se da je Veb pronašao odgovor.
Tim koji je proučavao GN-z11 sa Vebom pronašao je prve jasne dokaze da se u galaksiji nalazi centralna, supermasivna crna rupa koja brzo nagomilava materiju. Njihovo otkriće ovo čini najudaljenijom aktivnom supermasivnom crnom rupom uočenom do danas.
„Pronašli smo izuzetno gust gas koji je uobičajen u blizini supermasivnih crnih rupa koje akumuliraju gas“, objasnio je glavni istraživač Roberto Maiolino iz Laboratorije Kevendiš i Instituta za kosmologiju Kavli na Univerzitetu Kembridž u Ujedinjenom Kraljevstvu. „Ovo su bili prvi jasni potpisi da GN-z11 ima crnu rupu koja guta materiju.
Koristeći Veb, tim je takođe pronašao indikacije jonizovanih hemijskih elemenata koji se obično primećuju u blizini supermasivnih crnih rupa. Pored toga, otkrili su da galaksija izbacuje veoma snažan vetar. Takvi vetrovi velike brzine obično su vođeni procesima povezanim sa snažnim nagomilavanjem supermasivnih crnih rupa.
„Vebbova NIRCam (bliska infracrvena kamera) je otkrila proširenu komponentu, koja prati galaksiju domaćina, i centralni, kompaktni izvor čije su boje u skladu sa bojama akrecionog diska koji okružuje crnu rupu“, rekla je istražiteljica Hana Ibler, takođe iz ove oblasti. Laboratorija Kevendiš i Institut Kavli.
Zajedno, ovi dokazi pokazuju da GN-z11 ugošćuje supermasivu crnu rupu od dva miliona solarne mase u veoma aktivnoj fazi konzumiranja materije, zbog čega je tako sjajan.
Drugi tim, koji je takođe predvodio Maiolino, koristio je Vebov NIRSpec (bliski infracrveni spektrograf) da pronađe gasovitu grupu helijuma u oreolu koji okružuje GN-z11.
„Činjenica da ne vidimo ništa drugo osim helijuma sugeriše da ova grupa mora biti prilično netaknuta“, rekao je Roberto. „Ovo je nešto što se očekivalo u teoriji i simulacijama u blizini posebno masivnih galaksija iz ovih epoha – da bi trebalo da postoje džepovi netaknutog gasa koji prežive u oreolu, a oni mogu da kolabiraju i formiraju zvezdana jata Populacije III.“
Pronalaženje do sada nevidljivih zvezda Populacije III – prve generacije zvezda formiranih skoro u potpunosti od vodonika i helijuma – jedan je od najvažnijih ciljeva moderne astrofizike. Očekuje se da će ove zvezde biti veoma masivne, veoma sjajne i veoma vruće. Njihov potpis bi bilo prisustvo jonizovanog helijuma i odsustvo hemijskih elemenata težih od helijuma.
Formiranje prvih zvezda i galaksija označava fundamentalni pomak u kosmičkoj istoriji, tokom koje je univerzum evoluirao iz mračnog i relativno jednostavnog stanja u visoko strukturirano i složeno okruženje koje vidimo danas.
U budućim Vebovim zapažanjima, Roberto, Hana i njihov tim će istražiti GN-z11 dublje, i nadaju se da će ojačati slučaj zvezda Populacije III koje se možda formiraju u njegovom oreolu.
Istraživanje o netaknutoj grupi gasa u oreolu GN-z11 je prihvaćeno za objavljivanje u časopisu Astronomija i Astrofizika i trenutno je dostupno na arXiv serveru za preprint. Rezultati studije crne rupe GN-z11 objavljeni su u časopisu Nature 17. januara 2024.
