Zgodnje črne luknje

Med iskanjem najstarejših supermasivnih črnih lukenj je mednarodna raziskovalna skupina ugotovila, da so supermasivne črne luknje v zgodnjem vesolju masivnejše, kot smo do zdaj domnevali. Posnetke iz več preteklih opazovanj oddaljenih galaksij z vesoljskega teleskopa James Webb so primerjali z bližnjimi galaksijami. Študijo so objavili v reviji The Astrophysical Journal Letters.

Opazovanje bližnjih galaksij nam omogoča vpogled v vesolje zdaj, ne pa pogleda v preteklost. Torej v čas le nekaj sto milijonov let po velíkem pòku, ko so bile galaksije še mlade. Z vidika preučevanja razvoja galaksij je to obdobje pomembno, saj galaksije v tem času še nastajajo in se hitro razvijajo. V središču skorajda vsake galaksije, vsaj tako domnevamo, je supermasivna črna luknja. Vemo, da med maso črne luknje in skupno maso zvezd v galaksiji obstaja sorazmerje, čemur pravimo skalirna relacija ali zveza. To sorazmerje lahko razumemo kot sorazmerno rast črne luknje in galaksije.

Znanost / Znanstveni komentar

Webb, James Webb

Po skoraj letu obratovanja vesoljskega teleskopa James Webb

Filip Maligoj Kos

 / 27. 11. 2022

Razmere v zgodnjem vesolju so bile drugačne od današnjih, galaksije so bile še v zgodnjih fazah svojega razvoja. Zaradi širjenja vesolja se je njihova svetloba premaknila v infrardeči del spektra, čemur pravimo rdeči premik, kar otežuje opazovanje. Z Zemlje je opazovanje infrardečega dela spektra praktično nemogoče, zdaj pa pogled globoko v preteklost oziroma globoko v vesolje omogoča vesoljski teleskop James Webb.

Skupina je obdelovala posnetke spektrov galaksij z aktivnimi galaktičnimi jedri s treh nedavnih opazovanj teleskopa James Webb. Vsaki opazovani galaksiji so spektroskopsko določili maso njene črne luknje. Upoštevali so tudi pristranskost opazovanj, saj je zaradi tehničnih omejitev in izbirnih kriterijev vzorčen le majhen del populacije galaksij. Preučevali so skupno 21 galaksij na rdečem premiku med 4 in 7, torej galaksije, ki so obstajale že v času od 700 milijonov do milijarde let po velíkem poku.

Rigorozni obdelavi podatkov je sledilo računsko testiranje zveze med skupno maso zvezd v galaksiji in maso supermasivne črne luknje. S statističnimi metodami je skupina prilagajala zvezo izračunanim podatkom in z visoko gotovostjo, več kot 3 sigma, pokazala, da se ta v zgodnjem vesolju razlikuje od znane zveze v sedanjem času. V zgodnjem vesolju je, glede na zvezo, masa supermasivne črne luknje enaka od ena- do desetodstotnemu deležu skupne mase zvezd, medtem ko je v današnjem času ta delež približno desetkrat manjši. Tako so supermasivne črne luknje v zgodnjem vesolju deset- do stokrat masivnejše, kot bi pričakovali po zgledu lokalnih galaksij.

Rezultati nam ponujajo nov vpogled v razvoj galaksij. Relativno višje mase črnih lukenj bi lahko pomenile, da galaksija in črna luknja ne rasteta hkrati, kot smo domnevali do zdaj. Proces formacije galaksij namreč ni dobro poznan, saj do nedavnega nismo imeli teleskopov, ki bi nam omogočali pogled tako globoko v vesolje oziroma preteklost.

Z dogodkovnega obzorja je pisal Oskar.

Slike:

JWST - public domain

galaksija - NASA/HST