A számítások alapján a központi fekete lyuk idősebb, mint a szülőgalaxisa és az Ősrobbanás utáni másodpercben keletkezett. Ami még megdöbbentőbb vele kapcsolatban, hogy a sejtések alapján már a kezdetekkor is hatalmas volt.
Felvetődik tehát a kérdés: melyik keletkezik először? A galaxis vagy a közepén lévő fekete lyuk? A kutatók korábban úgy gondolták, hogy valószínűleg a galaxis, majd a benne található nagy tömegű csillagok fekete lyukakká összeomolva egy idő után egyesülnek egymással és kialakítják a galaxis magját. Mindemellett azonban nehéz elképzelni, hogy vajon ezen folyamat révén hogyan jöhetnek létre a sok galaxis közepén megfigyelt, sokszor több milliárd naptömegű fekete lyukak. Vajon hogyan nőhettek ilyen nagyra ilyen gyorsan és ilyen kis alkotóelemekből?
A James Webb-űrtávcső legújabb adatai bizonyítékot nyújtanak arra, hogy bizonyos szupernagy tömegű fekete lyukak már a kezdet kezdetén is óriásiak voltak, ezért valószínűleg nem a körülöttük lévő galaxis csillagtömegű fekete lyukaiból álltak össze. Mivel ez az eredmény potenciálisan paradigmaváltást hozhat a fekete lyukak növekedése és kialakulása kapcsán, a tekintélyes Nature című szaklapban fogadta el közlésre.
QSO1, a kis vörös pont
A fentebb említett eredmény tehát az Abell 2744-QSO1 (QSO1) jelű galaxis részletes elemzése után született meg. A galaxis a mérések alapján csupán 1300 fényév átmérőjű és 13 milliárd éves. Ennek ellenére azonban a legtöbb kis vörös pontnál egyszerűbben megfigyelhető, ugyanis az Abell 2744 galaxishalmaz gravitációs lencsézése erősíti fel a fényességét, illetve háromszorozza meg a képét a felvételeken.
A QSO1-gyel kapcsolatos első eredmények egy 40 millió naptömegű fekete lyukról számoltak be a galaxis közepén, azonban a becsült tömegnek rendkívül nagy volt a bizonytalansága.
A gázanyag összetételének és sebességének feltérképezése
A kutatók később a következő ötlettel álltak elő: ha a fekete lyuk tömege valóban olyan nagy, mint ahogy azt az első becslések mondják, a James Webb-űrtávcső NIRSpec nevű spektrográfjával megfigyelhető a fekete lyuknak a körülötte lévő gázanyagra tett gravitációs hatása.
Az említett eszköz mérései alapján a kutatóknak sikerült feltérképezniük a fekete lyuk környezetében lévő hidrogén gáz mozgását, és arra a következtetésre jutottak, hogy ez a mozgás kepleri, vagyis a Naprendszer bolygóinak a Nap körüli keringéséhez hasonló. Ez tehát bizonyítékot ad arra, hogy a rendszer középpontjában egy nagy tömegű fekete lyuk áll. Ha a fekete lyuk tömege hasonló lenne a környező csillagokéhoz, a körülötte lévő gázanyag valószínűleg nem a megfigyelthez hasonlóan tökéletes, a gravitáció törvényeinek megfelelő, egyszerű kepleri mozgással keringene körülötte.
A gázanyag sebességének megmérése után sikerült új becslést tenni a fekete lyuk tömegére, amelyre 50 millió naptömeg adódott. Ilyen módon tehát a fekete lyuk a szülőgalaxis teljes tömegének 2/3-át teszi ki, amely szintén különleges: sok galaxisban a központi fekete lyuk tömege arányaiban véve jóval kisebb, mint a galaxis össztömege.
Ez tehát az első közvetlen tömegbecslés egy ilyen távoli fekete lyukról, amelynek eredménye összhangban van a korábbi mérésekkel is. Ez biztató jel arra nézve, hogy a korábbi, közvetett tömegbecslések szintén megbízhatónak bizonyultak.
Mindezek mellett a kutatók úgy gondolják, hogy ez a nagy tömegű fekete lyuk valószínűleg a galaxisa előtt keletkezhetett, azaz nem összeomló csillagokból alakult ki, hanem eredendően nagy volt, tehát közvetlen módon omlott össze a csillagközi anyagból, avagy egyéb, jelenleg ismeretlen módon keletkezett.
A jövőben talán több ehhez hasonló objektum vizsgálatával választ kaphatunk a korai Univerzum legnagyobb tömegű fekete lyukainak kialakulását övező kérdésekre.
A cikk forrása: https://esawebb.org/news/weic2609/
Szerző: Könyves-Tóth Réka, Tudományos munkatárs
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet