Athuganir sem safnað hefur verið með James Webb geimsjónauka hafa leitt í ljós virkt risasvarthol, sem er 9 milljón sinnum á við massa sólar og er í virkum vexti og gleypir efni úr geimnum umhverfis það. 570 milljón árum eftir Miklahvell er það fyrsta risasvartholið sem stækkar, þó að vísindamenn voni að það haldi ekki metinu lengi.
Svarthol fannst inni í einni elstu vetrarbraut sem fundist hefur, áður þekkt sem EGSY8p7, og síðan endurnefnt CEERS 1019. Uppgötvun þess gæti hjálpað til við að leysa eina af stærstu ráðgátum alheimsins snemma: hvernig svartholin í Cosmic Dawn stækkuðu í svo stórum stærðum á svo stuttum tíma.
Grein um uppgötvunina, undir forystu stjarneðlisfræðingsins Rebecca Larson frá Texas-háskóla í Austin, birtist í sérblaði The Astrophysical Journal. „Við fundum fjarlægasta virka vetrarbrautarkjarnann (AGN) og elsta svartholið sem við höfum fundið,“ sagði Larson við ScienceAlert. Larson fylgdist upphaflega með CEERS 1019 sem hluta af vinnu sinni við að rannsaka ljósið sem myndast við stjörnumyndun í alheiminum mjög snemma.
Þetta ljós, sem kallast Lyman alfa geislun, er talið myndast við jónun hlutlauss vetnis við myndun stjarna. Snemma alheimurinn var fylltur af þoku hlutlauss vetnis sem kom í veg fyrir útbreiðslu ljóss, aðeins eftir að þetta vetni var jónað gat ljós breiðst frjálslega út.
Þetta tímabil endurjónunar, eins og kunnugt er, hefur ekki verið rannsakað að fullu. Við vitum að það gerðist á fyrsta milljarði ára eftir Miklahvell fyrir 13,8 milljörðum ára, en það er mjög erfitt að horfa svo langt inn í alheiminn snemma. CEERS 1019 og nokkrar aðrar öfga-snemma vetrarbrautir eru frábær fyrirbæri fyrir þessa rannsókn vegna þess að þær eru tiltölulega bjartar. Vetrarbrautin var auðkennd í gögnum Hubble árið 2015 og á þeim tíma var hún elsta og fjarlægasta vetrarbrautin sem sést hefur.
Frekari athuganir staðfestu tilvist þess, en ítarlegri upplýsingar voru enn fáránlegar: elsta ljós alheimsins, vegna útþenslu alheimsins, hefur færst svo langt inn í innrauða hluta litrófsins að þörf er á öflugu sérstöku innrauðu tæki eins og JWST. að læra það.
Þannig að þegar JWST birtist varð CEERS 1019 – bjartasta Hubble-vetrarbrautin á þessum tíma – augljóst skotmark. Sjónaukinn horfði aðeins á vetrarbrautina í eina klukkustund með öllum fjórum tækjunum sínum, en gaf mikið af gögnum.
Þá tók Larson eftir einhverju sem hún bjóst ekki alveg við. Auk bjartrar stjörnumyndunar var breitt útstreymiseinkenni sem venjulega tengist AGN. Þegar hún sagði sumum rannsakendum AGN frá því urðu hlutirnir áhugaverðir. Venjulega sendir vetrarbraut í alheiminum frá sér annað hvort ljós frá sprengistjörnu eða ljós frá stjörnumyndun. Að sjá báðar í sömu vetrarbrautinni var afar óvænt.
„Við héldum því fram í margar vikur að það ætti að vera það, að það ætti að vera annað hvort. Og það kemur í ljós að það er hvort tveggja. Það eru einhver áhrif frá svartholinu á útblásturslínurnar sem við sjáum, en flest ljósið sem við sjáum á myndunum okkar einkennist samt af stjörnumyndandi hluta vetrarbrautarinnar.“ Að risastórt svarthol hafi verið til fyrir meira en 13,2 milljörðum ára og hefur haldið áfram að stækka kemur ekki eins á óvart og þú gætir haldið.
Miklu stærri svarthol hafa fundist í fyrri alheiminum, J1342+0928, hálfvetrarbraut sem fannst 690 milljón árum eftir Miklahvell, hefur risastórt svarthol á stærð við 800 milljónir sóla. Svartholið í J0313-1806, uppgötvað 670 milljón árum eftir Miklahvell, er 1,6 milljarðar sóla að stærð.
Báðir þessir dulstirni eru einkennist af AGN losun. Að sögn Larson og samstarfsmanna hennar er CEERS 1019 millistig: punkturinn á milli síðari, stærri, AGN-ráðandi vetrarbrauta og hvernig þessar vetrarbrautir og svarthol þeirra byrjuðu að myndast í fyrsta lagi. Þegar litið er á risasvartholið í CEERS 1019, telja vísindamenn að fyrirbærið hafi myndast við hrun massamikils hlutar, eins og einnar af elstu stjörnum alheimsins. Þessar stjörnur voru miklu, miklu stærri en stjörnurnar sem við sjáum í kringum okkur í dag, þannig að svarthol frá slíku hruni myndi hafa forskot á leiðinni til ofurstórkrafts.
Eins og Larson bendir á, fengust niðurstöðurnar á aðeins einnar klukkustundar athugun. Búist er við að raunverulega djúpar athuganir leiði í ljós fjarlægari og jafnvel daufari vetrarbrautir, sem munu að lokum hjálpa okkur að skilja hvernig alheimurinn fæddist og hvernig hann óx.
Lestu líka:
- Stjörnufræðingar hafa orðið vitni að orkumikilli virkjun svarthols
- Ofurmassasvartholið Bogmaður A* vaknaði fyrir 200 árum