Astronomowie odkryli we wczesnym Wszechświecie wylęg niezwykłych galaktyk, które rosły setki razy szybciej niż ich współcześni kuzyni, co wyjaśnia tajemnicę istnienia gigantycznych czarnych dziur we wczesnych epokach po Wielkim Wybuchu, zgodnie z artykułem opublikowanym w czasopiśmie Nature.
RIA Novosti / Alina Polyanina
„Szukaliśmy zupełnie innej rzeczy - szukaliśmy śladów powstawania gwiazd w tych galaktykach, w których te czarne dziury zostały znalezione. Zamiast tego udało nam się znaleźć cztery inne obiekty tuż obok, gwiazdy formowały się z zawrotną prędkością - kilkaset mas Słońca rocznie”- mówi Roberto Decarli z Instytutu Astronomii w Heidelbergu (Niemcy).
Uważa się, że w centrach najbardziej masywnych galaktyk znajdują się supermasywne czarne dziury, których masa może wynosić od miliona do miliardów mas Słońca. Przyczyny powstania tych obiektów nie są jeszcze do końca jasne. Naukowcy początkowo uważali, że takie obiekty powstały w taki sam sposób, jak ich normalni „kuzyni”: w wyniku grawitacyjnego zapadania się gwiazd i późniejszego połączenia kilku dużych czarnych dziur.
Obserwacje pierwszych galaktyk we Wszechświecie sprawiły, że astrofizycy w to wątpili - okazało się, że zamieszkiwały je czarne dziury o masie dziesiątek miliardów Słońc. Takie obiekty, jak pokazują obliczenia, po prostu nie miałyby czasu urosnąć do takich rozmiarów, gdyby urodziły się małe. Dlatego niektórzy naukowcy zaczęli wierzyć, że supermasywne czarne dziury rodzą się według bardziej egzotycznych scenariuszy - w wyniku zapadnięcia się gigantycznych chmur „czystego” atomowego wodoru lub z powodu skupisk ciemnej materii.
Tak artysta wyobrażał sobie narodziny czarnej dziury we wczesnym wszechświecie. Zdjęcie: John Wise, Georgia Tech
Decarli i jego koledzy znaleźli możliwą odpowiedź na to pytanie, badając najbardziej odległe galaktyki, w których te czarne dziury zostały znalezione, za pomocą radioteleskopu ALMA, zbudowanego na chilijskim płaskowyżu Chahnantor. Ten teleskop, wyjaśniają autorzy, może śledzić ruchy nawet najzimniejszych obłoków gazów, z których powstają gwiazdy, co pozwala na bezpośrednie oszacowanie częstotliwości powstawania gwiazd.
Galaktyki, które Decarli i jego koledzy próbowali zbadać, powstały około 13 miliardów lat temu, zaledwie kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu. Ogromna odległość do nich oraz jasne światło kwazarów znacznie komplikują próby przeprowadzenia w nich spisu gwiazd i oszacowania masy „gwiezdnych materiałów budowlanych”, skupiając się na śladach węgla w ich widmie.
Film promocyjny:
Z tego powodu astronomowie nie byli w stanie zobaczyć gwiazd rodzących się w 25 galaktykach, które początkowo obserwowali, ale byli w stanie śledzić ten proces w sąsiednich „megamiastach gwiazd”, w których czarne dziury nie były tak aktywne.
Jak się okazało, gwiazdy w nich powstają z niewyobrażalnie dużą prędkością - co roku rodzi się w nich kilka gwiazd, których masa jest kilkaset razy większa niż Słońce. Takie tempo powstawania gwiazd i związany z tym napływ zimnej materii do galaktyk, jak pokazują obliczenia autorów artykułu, powinno wystarczyć do wyjaśnienia powstawania gigantycznych czarnych dziur o masie miliardów Słońc w ciągu pierwszych miliardów lat życia Wszechświata.