Supermasivni udar crne rupe u kosmičkoj zori oborio je rekord najranije crne rupe koju smo ikada videli.
Primećen je u galaksiji poznatoj kao UHZ1, samo 470 miliona godina nakon Velikog praska, vremenskog perioda kada je Univerzum još bio samo beba. U stvari, toliko je rano u Univerzumu da je crna rupa u fazi razvoja koju nikada ranije nismo videli – slične je mase kao galaksija domaćina koja raste oko nje.
Toliko je daleko – sa svetlošću koja je putovala 13,2 milijarde godina da bi stigla do nas – da je kombinovana moć rendgenske opservatorije Chandra, svemirskog teleskopa Džejms Veb (JVST) i čuda relativnosti bila potrebna da bi ga pronašli, vrebajući u mutnim dubinama vremena i prostora.
Ovo otkriće, prema timu koji predvodi astrofizičar Akos Bogdan iz Harvard-Smitsonijan centra za astrofiziku (CfA), predstavlja ključni dokaz za način formiranja supermasivne crne rupe koji zahteva direktan gravitacioni kolaps ogromnog oblaka gasa u ultragusti objekat koji zatim postaje sve veći i veći kako vreme prolazi.
„Postoje fizička ograničenja koliko brzo crne rupe mogu da rastu nakon što se formiraju, ali one koje se rađaju masivnije imaju prednost“, kaže astrofizičar Endi Gulding sa Univerziteta Prinston. „To je kao da posadite mladicu, kojoj je potrebno manje vremena da preraste u drvo pune veličine nego da ste počeli samo sa semenom.“
Stvar u vezi sa supermasivnim crnim rupama je da su one gotovo neshvatljivo ogromne. Strelac A*, supermasivna crna rupa u srcu Mlečnog puta, je ogromnih 4,3 miliona puta veća od mase Sunca – i relativno je skromna, što se tiče supermasivne crne rupe.
Zaista ne znamo kako ovi objekti postaju tako neopisivi, ali jedna stvar postaje potpuno jasna: ima ih mnogo više u ranom Univerzumu nego što smo očekivali da ih ima, i previše su masivni da bi narasli tako veliki od nešto veličine zvezde, to ubrzo posle Velikog praska.
Najbolji način da shvatimo šta se dešava je da pogledamo-vidimo i napravimo zaključke na osnovu onoga što posmatramo, ali taj prvi deo je mnogo lakše reći nego uraditi.
Kosmička zora, koja pokriva prvih milijardu godina nakon Velikog praska, zaista je veoma daleko, a svako svetlo u tim udaljenim krajevima je veoma prigušeno i veoma crveno, prigušeno širenjem prostor-vremena.
JVST je najmoćniji svemirski teleskop ikada napravljen i vidi Univerzum u tom crvenom svetlu. Čak i tako, to nije sasvim dovoljno.
Da bi uočili UHZ1, Bogdan i njegov tim su iskoristili neobičnost relativnosti koja se zove gravitaciono sočivo. One postoje zato što ogromna količina gravitacije na jednom mestu, kao što je gravitacija jata galaksija, uzrokuje da se prostor-vreme krivi oko njega. Svaka svetlost koja putuje kroz taj zakrivljeni prostor-vreme iz udaljenijih delova Univerzuma može postati uvećana, replicirana i izobličena.
UHZ1 leži iza jata galaksija udaljenih oko 3,5 milijardi svetlosnih godina nazvane Abel 2744, čija je gravitacija izazvala četvorostruko povećanje svetlosti UHZ1. To je značilo da je JVST mogao da uoči svetlost same galaksije; i Chandra je uspeo da razabere Ks-zračenje koje emituje gas koji se vrti oko supermasivne crne rupe u njenom centru.
Iz ovog svetla, Bogdan i njegov tim procenili su masu i crne rupe i galaksije oko nje. Ako crna rupa grabi materijal maksimalnom brzinom koju može, njena masa je između 10 miliona i 100 miliona puta veća od mase Sunca. I to je otprilike ista masa kao i ostale zvezde u galaksiji UHZ1 zajedno, otkrili su istraživači.
Tipično, odnos mase crne rupe i mase njene galaksije je oko pola procenta. Mase koje su ovde uključene sugerišu da su UHZ1 i njegova crna rupa još uvek u fazi bebe – i da se seme crne rupe moralo formirati direktnim kolapsom, a ne sporom akrecijom.
„Mislimo da je ovo prvo otkrivanje ‘velike crne rupe’ i najbolji dokaz do sada da se neke crne rupe formiraju od masivnih oblaka gasa,“ kaže astrofizičar Prijamvada Natarajan sa Univerziteta Jejl. „Prvi put vidimo kratku fazu u kojoj supermasivna crna rupa teži otprilike koliko i zvezde u njenoj galaksiji, pre nego što zaostane.
To ne znači da model spore akrecije takođe ne može biti istinit, barem za neke supermasivne crne rupe. Ali dokazi kumulativno sugerišu da je, barem u vrlo ranom Univerzumu, direktan kolaps najbolji način da se napravi super velika crna rupa.
Čak i dalje, jedva smo zagrebali površinu onoga što bi JVST mogao pronaći u ranom Univerzumu. Mutna zora vremena bez sumnje ima još iznenađenja za nas.
