Astronomi so razkrili izjemno odkritje v zgodnjem vesolju – črno luknjo, ki raste bistveno hitreje od običajnih meja, ki jih poznamo iz teorije. Objekt, znan kot kvazar RACS J0320-35, se nahaja približno 12,8 milijarde svetlobnih let od Zemlje, kar pomeni, da ga vidimo takrat, ko je bilo vesolje staro komaj 920 milijonov let. Opažanja rentgenskega observatorija Chandra kažejo, da črna luknja presega tako imenovano Eddingtonovo mejo, naravno omejitev hitrosti, s katero črne luknje običajno rastejo.
Kvazarji so med najsvetlejšimi objekti v vesolju in njihovo svetlobo poganja proces akrecije, ko ogromne količine plina in prahu krožijo okoli črne luknje ter padajo vanjo. Pri tem se snov segreje na ekstremne temperature in oddaja sevanje v širokem spektru – od optične svetlobe do rentgenskih žarkov. RACS J0320-35 presega vse znane primere iz zgodnjega vesolja, saj proizvaja več rentgenskega sevanja kot katera koli druga črna luknja iz prve milijarde let po velikem poku.
Po navedbah NASE to odkritje odpira novo poglavje v razumevanju, kako so lahko supermasivne črne luknje dosegle ogromne mase v tako kratkem času po nastanku vesolja.
Ekipo, ki je vodila raziskavo, je presenetila hitrost rasti tega objekta. „Bilo je nekoliko šokantno videti, kako ta črna luknja raste z neverjetnimi skoki,“ je povedal Luca Ighina iz Centra za astrofiziko Harvard & Smithsonian, glavni avtor študije, ki je bila objavljena v reviji The Astrophysical Journal Letters.
Rentgenski podatki so pokazali, da črna luknja raste kar 2,4-krat hitreje od Eddingtonove meje. Po ocenah se njena masa povečuje s tempom med 300 in 3000 sončnih mas na leto. NASA pojasnjuje, da gre za enega najhitrejših procesov rasti črnih lukenj, kar jih je bilo kdaj izmerjenih.
Kaj pomeni preseganje Eddingtonove meje
Ko črna luknja vleče nase plin in prah, ta proces sprošča sevanje, ki potiska snov navzven. Običajno se ustvari ravnovesje – gravitacija vleče navzdol, sevanje pa potiska navzgor. Ta meja se imenuje Eddingtonova in predstavlja naravno zavoro, zaradi katere črne luknje ne morejo neomejeno hitro rasti.
Vendar opazovanja, ki jih je izvedla Chandra, kažejo, da RACS J0320-35 to omejitev presega. Znanstveniki pri Nasi poudarjajo, da to lahko pomeni, da se je ta črna luknja razvijala drugače od večine drugih. Ena možnost je, da je nastala izredna začetna masa – okoli 10.000 sončnih mas – s sesutjem ogromnega oblaka plina. Druga možnost pa je, da je začela z nižjo maso, podobno kot običajne zvezde, nato pa je s podaljšanim obdobjem hitre rasti dosegla velikanske razsežnosti.
Soavtor raziskave Alberto Moretti iz italijanskega observatorija INAF-Brera je pojasnil: „S poznavanjem mase črne luknje in hitrosti njene rasti lahko ocenimo, kako masivna je bila ob rojstvu. To nam omogoča preizkus različnih teorij o tem, kako so se v zgodnjem vesolju rodile prve supermasivne črne luknje.“
Podprto z več teleskopi
Kvazar RACS J0320-35 so prvič odkrili z uporabo radijskega teleskopa Square Kilometer Array Pathfinder v Avstraliji. Nato so raziskovalci uporabili optične podatke iz kamere temne energije na teleskopu v Čilu, da so pridobili podrobnejšo sliko. Za določitev natančne razdalje je bil uporabljen teleskop Gemini-South, ključne odgovore pa je prinesla Chandra, ki je omogočila rentgensko analizo spektra.
NASA navaja, da je prav kombinacija teh opazovanj omogočila jasen vpogled v izjemno rast črne luknje. Rezultati so potrdili, da se Chandrin spekter natančno ujema z modeli črnih lukenj, ki rastejo nad Eddingtonovo mejo.
Povezava s curki delcev
Druga posebnost RACS J0320-35 je, da oddaja močne curke delcev, ki potujejo skoraj s svetlobno hitrostjo. Takšni curki so pri kvazarjih redki, kar pomeni, da bi lahko obstajala povezava med nenavadno hitro rastjo črne luknje in pojavom teh izbruhov. NASA poudarja, da bo prav ta vidik v prihodnje predmet podrobnejših raziskav.
Soavtor Thomas Connor iz Centra za astrofiziko je ob tem dejal: „Kako je vesolje ustvarilo prvo generacijo črnih lukenj, ostaja eno največjih vprašanj v astrofiziki. Ta objekt nam daje ključen namig, kako bi lahko našli odgovor.“
Odkritje RACS J0320-35 ponuja izjemno priložnost za testiranje različnih teorij o nastanku črnih lukenj. Če se potrdi, da lahko črne luknje dlje časa rastejo nad Eddingtonovo mejo, to pomeni, da v zgodnjem vesolju niso bile potrebne izjemno velike začetne mase za njihov razvoj. To pa vpliva tudi na razumevanje evolucije galaksij in oblikovanja vesoljskih struktur v prvih milijardah let po velikem poku.
NASA dodaja, da so tovrstna opazovanja ključna tudi za prihodnje misije, saj nam omogočajo vpogled v procese, ki so oblikovali današnje vesolje. Razumevanje, kako so prve črne luknje dosegle tako velike mase, je temeljno za astrofiziko in lahko osvetli številna nerešena vprašanja o zgodnjih fazah kozmične zgodovine.
Foto: Pixabay
