Egy ritka szupermasszív fekete lyuk, amelyet az univerzum hajnalán rejtőzködve találtak, azt jelezheti, hogy a korai kozmoszban több ezernyi kiéhezett szörnyeteg volt, mint a tudósok gondolták — és a csillagászok nem biztosak benne, hogy miért.
A COS-87259 galaxis középpontjában találták meg a Napunk tömegének mintegy 1 milliárdszorosát kitevő ősfekete lyukat. Az ősi galaxis mindössze 750 millió évvel az ősrobbanás után alakult ki, és a chilei Atacama Large Millimeter Array (ALMA) rádióobszervatórium szúrta ki az égbolt egy aprócska, a telihold méretének kevesebb mint tízszeresét kitevő részén.
A gyorsan növekvő fekete lyuk a turbulens csillagpor köpenye alatt elrejtőzve látta, hogy felemészti a körülötte keringő anyagból álló akkréciós korongjának egy részét, miközben a maradékot egy közel fénysebességű sugárban okádja ki magából. Úgy tűnik, hogy a monstre fekete lyuk a növekedés egy ritka, köztes szakaszában van, valahol a poros, csillagkeletkezési galaxis és a hatalmas, fényesen izzó fekete lyuk, az úgynevezett kvazár között.
A kutatók szerint a kozmikus behemót csak egy lehet a megmagyarázhatatlanul nagy fekete lyukak ezrei közül, amelyek a korai világegyetem felhőtakarója alatt rejtőznek. Február 24-én tették közzé felfedezésüket a Monthly Notices of The Royal Astronomical Society folyóiratban (új lapon nyílik meg) .
"Őszintén szólva, mintegy 15 nagyon korai fényes kvazár létezésének magyarázata [a COS-87259-cel azonos időszakból] nagy kihívás volt az extragalaktikus csillagászat számára, tekintve, hogy milyen rövid idő áll rendelkezésre egy ilyen nagy tömegű fekete lyuk növekedéséhez az ősrobbanás óta" - mondta a tanulmány vezető szerzője, Ryan Endsley (új lapon nyílik meg) , az austini Texasi Egyetem csillagásza a Live Science-nek. "Ha a nagyon korai, milliárd naptömegű fekete lyukak ezerszer gyakoribbak, mint eredetileg gondoltuk (ahogy a felfedezésünkből következik, hacsak nem feltételezzük, hogy hihetetlenül szerencsések voltunk), akkor ez csak tovább súlyosbítja a problémát".
Egy szupermasszív rejtély
A fekete lyukak óriáscsillagok összeomlásából születnek, és úgy növekednek, hogy szüntelenül felfalják a bennük lévő csillagkeletkezési galaxisokban lévő gázt, port, csillagokat és más fekete lyukakat. Ha elég nagyra nőnek, a súrlódás hatására a fekete lyukak torkába spirálisan beáramló anyag felmelegszik, és kvazárokká alakulnak át; gázgubójukat a legfényesebb csillagoknál akár trilliószor fényesebb fénycsóvákkal ontják magukból.
Mivel a fény állandó sebességgel halad az űr vákuumában, minél mélyebbre néznek a tudósok a világegyetemben, annál több távoli fényt fognak el, és annál messzebbre látnak vissza az időben. A "kozmikus hajnal" — az univerzum első milliárd évét felölelő korszak — korábbi szimulációi azt sugallták, hogy a hideg gázból álló, gomolygó felhők óriás csillagokká olvadhattak össze, amelyek arra voltak ítélve, hogy gyorsan összeomoljanak, fekete lyukakat létrehozva. Ahogy az univerzum növekedett, ezek az első fekete lyukak gyorsan egyesülhettek másokkal, és még nagyobb szupermasszív fekete lyukakat ültethettek el a kozmoszban.
De hogy ezek a kaotikus körülmények hogyan vezettek ennyi szupermasszív fekete lyuk keletkezéséhez, az rejtély; ezt a rejtélyt csak tovább mélyíti az a lehetőség, hogy a bestiák száma ezres nagyságrendben lehetett, amikor a világegyetem még csak 5%-át érte el jelenlegi korának. Egy áttekintő tanulmány (új lapon nyílik meg) szerint a nagy, fényes kvazárokat a legkönnyebb észrevenni, így ezek valószínűleg csak a "jéghegy csúcsát" jelentik a fiatal kozmoszban rejtőző szörnyeknek.
A válasz erre a rejtélyre rávilágíthat a korai világegyetem galaxisképződésével kapcsolatos ismereteinkben lévő hiányosságra. Február 22-én csillagászok egy másik csoportja a James Webb Űrteleszkóp adatait elemezve hat óriási galaxisból álló csoportot fedezett fel, amelyek az ősrobbanás után 500-700 millió évvel keletkeztek, és amelyek olyan nagy tömegűek voltak, hogy a kozmológiai modellek 99%-ának ellentmondtak.
A lehetséges magyarázat a sűrű "csillagrobbanás" felhők mennyiségében és őrült aktivitásában rejlik, ahol a legkorábbi fekete lyukak keletkeztek. Például 2022 áprilisában egy másik, GNz7q nevű, gyorsan növekvő, átalakulóban lévő fekete lyuk felfedezése egy, a COS-87259-cel egyidős csillagkeletkezési galaxisban azt mutatta, hogy a galaxis 1600-szor gyorsabban szolgáltatta ki a frissen sült csillagokat, mint a Tejútrendszer ma. A COS-87259 valamivel lassabban, a jelenlegi Tejútrendszer 1000-szeresével főz, fekete lyuka azonban hússzor olyan masszív és fényes, mint a GNz7q.
"A COS-87259 és a GNz7q felfedezése az elmúlt egy évben szuper meglepő volt, és valóban arra késztet minket, hogy megkérdezzük, hogyan tudjuk ezt értelmezni a nagyon korai szupermasszív fekete lyukak növekedésének megértése szempontjából" - mondta Endsley.
