Supermasywne czarne dziury (SMBH) to często prawdziwe kosmiczne behemoty. Rekordzistka – TON 618 – ma masę przynajmniej 40 miliardów razy większą od masy Słońca. Promień TON 618 jest 40 razy większy niż odległość Neptuna od Słońca. Średnica tego giganta wynosi więc około 390 mld kilometrów – tym samym ta supermasywna czarna dziura jest kilkadziesiąt razy większa od całego Układu Słonecznego. 

SMGH mogą jednak być również stosunkowo małe. Na drugim końcu skali znajdują się czarne dziury, które są cięższe od Słońca zaledwie kilka milionów razy. Do tej kategorii zalicza się na przykład Sagittariusa A* – supermasywną czarną dziurę znajdującą się w centrum Drogi Mlecznej. Jej szacowana masa to 4,3 mln mas Słońca.  

Supermasywna czarna dziura

Taką właśnie lekką supermasywną czarną dziurę wypatrzyli naukowcy w bardzo młodym Wszechświecie. Dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba znaleziono ją w centrum galaktyki CEERS 1019. Galaktyka ta powstała już 570 mln lat po narodzinach Wszechświata. Supermasywna czarna dziura w jej środku zaskoczyła naukowców. „Trudno wyjaśnić, w jaki sposób uformowała się tak prędko po Wielkim Wybuchu” – napisali astronomowie na stronie webbtelescope.org. 

Mała wielka dziura

Supermasywna czarna dziura z początków Wszechświata jest bardzo lekka. Jej masa odpowiada 9 milionom mas Słońca – czyli jest cięższa od Słońca 9 milionów razy. Znajduje się więc w podobnej „klasie wagowej”, co znacznie od niej młodsza Sagittarius A*.  

Tak mała masa jest nietypowa dla SBMH z początków Wszechświata. Zazwyczaj ich masy wynoszą co najmniej miliard razy tyle, ile masa Słońca. Dzięki temu łatwiej je wykrywać – jeśli tylko są aktywne. Czyli jeśli pochłaniają otaczającą je materię, która – wirując wokół czarnej dziury z ogromną prędkością – jasno świeci. Do tej kategorii zalicza się czarną dziurę z galaktyki CEERS 1019. 

Zagadka z początków Wszechświata 

Naukowcy od dawna podejrzewali, że we wczesnym Wszechświecie powstawały nieduże czarne dziury. Dotychczas jednak nie mieli jak ich wykryć. Wszystko zmieniło pojawienie się Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Obserwatorium to jest tak czułe, że rejestruje nawet słabe światło wyemitowane w ciągu pierwszego miliarda lat po Wielkim Wybuchu. 

Dzięki niemu naukowcy mogli przyjrzeć się bliżej galaktyce CEERS 1019 (wcześniej oznaczonej jako EGSY8p7). Została ona odkryta już w lipcu 2015 roku z pomocą Teleskopu Hubble’a. Wówczas była to najstarsza znana nam galaktyka – w kolejnych latach rekord ten został jednak pobity. Mimo to, gdy Kosmiczny Teleskop Webba zaczął już działać, astronomowie skierowali go właśnie w stronę CEERS 1019. Jest ona stosunkowo jasna i dlatego pozostaje dobrym obiektem do obserwacji. 

Inne czarne dziury znalezione w kosmosie 

Oprócz czarnej dziury sprzed ponad 13,2 mld lat w centrum CEERS 1019 naukowcy znaleźli jeszcze dwa takie obiekty pochodzące ze wczesnego Wszechświata. Znajdowały się odpowiednio w galaktykach CEERS 2782 i CEERS 746. Pierwsza powstała ok. 1,1 mld lat, druga zaś miliard lat po Wielkim Wybuchu. Supermasywne czarne dziury, które wypatrzono w ich centrum, są cięższe od Słońca około 10 milionów razy.  

Przed erą Webba nie dałoby się ich poprawnie zidentyfikować. – Oglądane z pomocą innych teleskopów wyglądałyby jak zwyczajne galaktyki z gwiezdnymi żłobkami, a nie jak aktywne supermasywne czarne dziury – powiedział Steve Finkelstein z Uniwersytetu Teksańskiego w Austin. Naukowiec podkreśla, że dzięki Teleskopowi Webba astronomowie mogą teraz nie tylko obserwować galaktyki i czarne dziury z najstarszych obszarów Wszechświata, ale również je mierzyć. 

Badacze są przekonani, że to dopiero początek odkryć SBMH we wczesnym Wszechświecie. – Sądzimy, że jest w nim wiele czarnych dziur o niedużych masach, które dopiero czekają na odkrycie – powiedział Dale Kocevski z Colby College, współautor jednej z trzech prac, które omawiają najnowsze odkrycia dokonane dzięki Teleskopowi Webba. Prace te zostały przyjęte do publikacji w czasopiśmie „The Astrophysical Journal Letters”. Są umieszczone na serwisie preprintów naukowych arxiv.org. 

Źródło: Webb Space Teleskope, space.com, Science Alert