To wydarzyło się na początku czasu! Astronomowie zaobserwowali gigantyczne czarne dziury tuż przed zderzeniem!
Międzynarodowy zespół badaczy pod kierownictwem Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU) odkrył, analizując zdjęcia w podczerwieni wykonane przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST), liczne masywne czarne dziury sprzed 12,5–12,8 miliarda lat, które aktywnie gromadzą wokół siebie materię i szybko rosną – część z nich zmierza wręcz ku zderzeniu.
Naukowcy od dawna zakładają, że w centrum każdej dzisiejszej galaktyki znajduje się supermasywna czarna dziura o masie od milionów do miliardów mas Słońca, jednak mechanizm ich powstawania pozostaje nieznany. JWST, działający od 2022 roku, zidentyfikował w odległym wszechświecie nowy rodzaj bardzo małych, czerwonych obiektów nazwanych „Little Red Dots” (LRD) – prawdopodobnie czarnych dziur pochłaniających otaczającą materię. Zespół kierowany przez doktoranta Takumiego Tanakę oraz profesora Johna Silvermana opracował nową metodę analizy koloru poszczególnych pikseli obrazu, dzięki której udało się rozróżnić dwie bliskie sobie LRD tam, gdzie wcześniej wykrywano jeden obiekt.
W ten sposób odkryto cztery pary LRD znajdujące się w odległości od kilku do kilkudziesięciu tysięcy lat świetlnych od siebie – to znacznie mniej niż długość samej Drogi Mlecznej (100 tys. lat świetlnych). Obliczenia prawdopodobieństwa wykazały, że tak bliskie sąsiedztwo par nie jest przypadkowe, co sugeruje silne zagęszczanie się LRD w skali kilku tysięcy lat świetlnych. Zdaniem badaczy zjawisko to może wskazywać na związek między łączeniem się galaktyk a szybkim wzrostem czarnych dziur we wczesnym wszechświecie, a same czarne dziury mogłyby w przyszłości zostać wykryte przez obserwatoria fal grawitacyjnych.
Mangan jako kosmiczny zegar chemicznej ewolucji
Równolegle zespół astronomów z Ohio State University zidentyfikował długości fal światła, które mogą posłużyć do śledzenia chemicznej ewolucji wszechświata. Wykorzystując modelowanie komputerowe oddziaływań elektronów z jonami manganu – pierwiastka powstającego podczas wybuchów supernowych – naukowcy przewidzieli, jak różne warunki środowiskowe wpływają na obserwowane linie emisyjne.
Jak wyjaśnia współautor badania, profesor astronomii Anil Pradhan, niektóre linie emisyjne są niezwykle czułe na zmiany temperatury i gęstości otaczającej mgławicy, dzięki czemu mogą stać się narzędziem do analizy pozostałości po supernowych i innych obłoków gazu. Ilość manganu rośnie z czasem, więc może pełnić funkcję „kosmicznego zegara” pozwalającego badać, jak ewoluują galaktyki. W połączeniu z danymi o innych pierwiastkach, jak tlen czy siarka, może to pomóc zajrzeć w najwcześniejsze obserwowalne epoki historii wszechświata.
Zespół zamodelował ponad 700 potencjalnych linii emisyjnych za pomocą obliczeń fizyki atomowej, które inaczej zajęłyby lata. Badanie opublikowano w „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”; wśród autorów są Sultana Nahar z Ohio State oraz pierwszy autor Zher Samak z Al-Aqsa University w Gazie. Naukowcy planują zweryfikować wyniki za pomocą JWST i naziemnych obserwatoriów, a dane udostępnią publicznie.
Wyniki opublikowano w czasopiśmie „Publications of the Astronomical Society of Japan”.
Źródło: Kavli Institute/Ohio State University
Czytaj też: Zaskakująca tajemnica Merkurego wyszła na jaw. Naukowcy nie się tego spodziewali!
Grafika tytułowa: Frantisek Duris / Unsplash
