Raziskovalke in raziskovalci UL FMF odkrili supermasivno črno luknjo v zgodnjem Vesolju
Maruša Bradač/UL FMF
Datum objave:
Ekipa astrofizikov Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani (UL FMF) je s pomočjo Nasinega vesoljskega teleskopa James Webb odkrila aktivno supermasivno črno luknjo v galaksiji, ki je obstajala le približno 570 milijonov let po velikem poku. Galaksija CANUCS-LRD-z8.6, ki sodi med t. i. rdeče pikice – kompaktne, rdeče in zelo oddaljene galaksije, ki že dolgo begajo astronome – predstavlja ključen del sestavljanke o nastanku zgodnjih galaksij in črnih lukenj. Odkritje izziva obstoječe teorije o razvoju Vesolja in povezuje prve črne luknje s svetlimi kvazarji, ki jih opazujemo danes.
Raziskavo je vodila ekipa astrofizikov UL FMF pod vodstvom dr. Roberte Tripodi, njene mentorice prof. dr. Maruše Bradač, doktorandov Gregorjem Rihtaršičem, Giordanom Feliccionijem in Jonom Judežem, ter raziskovalcev dr. Nicholasom Martisom, dr. Anishyo Harshan in dr. Vladanom Markovom.
V prvih treh letih opazovanj je teleskop James Webb razkril množico majhnih, oddaljenih in presenetljivo rdečih objektov. Kljub njihovi številčnosti rdeče pikice ostajajo ena največjih ugank sodobne astronomije. Odkritje galaksije CANUCS-LRD-z8.6, omogočeno z izjemnimi zmogljivostmi Webba, prinaša pomemben korak k razumevanju teh pojavov. Z uporabo Webbovega spektrografa za bližnjo infrardečo svetlobo (NIRSpec) so raziskovalci zaznali šibko svetlobo galaksije in odkrili ključne spektralne značilnosti, ki razkrivajo prisotnost črne luknje, v katero padajo velike količine snovi – kot bi pravkar »zajtrkovala«.
»To odkritje je res izjemno. Opazovali smo galaksijo iz obdobja manj kot 600 milijonov let po velikem poku, ki ne le da gosti supermasivno črno luknjo, temveč se ta črna luknja tudi izjemno hitro povečuje – bistveno hitreje, kot bi pričakovali v tako zgodnji fazi razvoja galaksij. To predstavlja uganko za naše razumevanje nastanka črnih lukenj in galaksij v zgodnjem Vesolju,« je
pojasnila dr. Roberta Tripodi, vodilna avtorica študije, raziskovalka na UL FMF in INAF – Osservatorio Astronomico di Roma v Italiji.
Analiza spektra galaksije je pokazala ključne kazalce aktivne supermasivne črne luknje: plin, ki je bil močno ioniziran zaradi visokoenergijskega sevanja in hitro gibanje snovi okoli središča. Podatki kažejo, da je črna luknja izjemno masivna za tako zgodnje obdobje Vesolja, medtem ko je Galaksija sama še v zgodnji fazi razvoja, z zelo malo ustvarjenih težjih elementov, kot je
kisik.
»Podatki, ki smo jih prejeli z Webba, so bili absolutno ključni,« je povedal dr. Nicholas Martis z UL FMF. »Spektralne značilnosti, ki jih je razkril Webb, so nedvoumno pokazale na aktivno črno luknjo v središču galaksije – nečesa, česar s prejšnjo tehnologijo ni bilo mogoče opazovati. Še bolj presenetljivo pa je razmerje med maso črne luknje in maso zvezd v galaksiji, kar nakazuje, da so črne luknje v zgodnjem Vesolju rasle veliko hitreje kot galaksije, ki so jih gostile.«
Opazovanja bližnjih galaksij sicer kažejo, da obstaja povezava med maso supermasivne črne luknje in velikostjo galaksije: večja kot je galaksija, večja je tudi njena osrednja črna luknja. Galaksija CANUCS-LRD-z8.6 pa to razmerje postavlja pod vprašaj – njena črna luknja je glede na maso galaksije presenetljivo velika, kar nakazuje, da so se črne luknje v zgodnjem Vesolju razvijale hitreje, kot smo predvidevali.
»To odkritje je razburljiv korak k razumevanju nastanka prvih supermasivnih črnih lukenj v Vesolju,« je poudarila prof. dr. Maruša Bradač, vodja skupine na UL FMF. »Nepričakovano hitro naraščanje mase črne luknje v tej galaksiji odpira vprašanja o procesih, ki so omogočili, da so tako masivni objekti nastali tako zgodaj. Upamo, da bomo z nadaljnjo analizo podatkov drugih galaksij našli še več podobnih primerov, ki bodo osvetlili zgodnjo zgodovino Vesolja.«
Ekipa že načrtuje dodatna opazovanja z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in z nadaljnjimi opazovanji teleskopa James Webb, da bi podrobneje raziskala hladen plin in prah v galaksiji ter natančneje določila lastnosti črne luknje. Nadaljnje študije t. i. rdečih pikic – galaksij, ki so po velikosti majhne, a po masi velike – bodo ključne za razumevanje, kako so se galaksije in črne luknje sočasno razvijale v prvi milijardi let po velikem poku.
Rezultati opazovanj so del programa CANUCS (Webbov opazovalni program št. 1208, vodja C. J. Willott) in so bili v sredo, 19. novembra 2025objavljeni v prestižni znanstveni reviji Nature Communactions (na povezavi).