Czarne dziury, gwiazdy i galaktyki. Nowe badania mogą zmienić rozumienie początków wszechświata

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Czarne dziury nie tylko istniały u zarania wszechświata, ale brały udział w narodzinach gwiazd i napędzały formowanie się galaktyk. Takie – potencjalnie przełomowe – wnioski, płynące z analizy danych uzyskanych za pomocą Teleskopu Webba, stanowią poważne wyzwanie dla klasycznych teorii dotyczących formowania się pierwszych gwiazd i galaktyk. Naukowcy USA, Francji, Wielkiej Brytanii i Izraela zauważyli w danych z Webba niewielkie czerwone kropki, które zidentyfikowali jako jedne z pierwszych galaktyk.

Niezwykłe w odkryciu Webba jest nie tylko to, że pokazał on obszar wszechświata, w którym istnieją te bardzo kompaktowe i jasno świecące w podczerwieni obiekty, ale i to, że prawdopodobnie istnieją tam olbrzymie czarne dziury. Dotychczas sądzono, że to niemożliwe, mówi profesor Mitch Begelman. Wszystko wskazuje na to, że trzeba będzie wprowadzić poważne poprawki do teorii dotyczących formowania się galaktyk.

Dotychczas bowiem uważa się, że galaktyki tworzyły się w dość uporządkowany sposób, stopniowo przez miliardy lat. Najpierw powstały gwiazdy, a nich zaś galaktyki. Proces ten miał wyglądać tak, że wszechświat przeszedł z pierwszej generacji gwiazd do galaktyk zdominowanych przez gwiazdy. Dopiero później, pod koniec tego procesu, zaczęły pojawiać się czarne dziury, dodaje Begelan. Czarne dziury, które – co warto dodać – czasem wybuchały, spowalniając tworzenie się nowych gwiazd i utrzymując równowagę w galaktykach.

Jednak kompaktowe jasno świecące galaktyki, zauważone przez Webba, są jaśniejsze się niż się spodziewano i zawierają gwiazdy oraz kwazary. Kwazary to najjaśniejsze obiekty we wszechświecie. Powstają w wyniku akrecji gazu wokół masywnej czarnej dziury w centrum galaktyki i świecą jaśniej niż ich galaktyki macierzyste, wyjaśnia Silk.

Naukowcy zdali sobie sprawę, że to, co widzą, nie zgadza się ze standardowymi teoriami. Te dane wskazywały, że proces jest odwrotny, że czarne dziury powstają wraz z gwiazdami, a dopiero później formuje się reszta galaktyki. Uważamy, że czarne dziury najpierw wspomagają rozwój gwiazd, a dopiero później, gdy warunki się zmienią, przełączają się w tryb, w którym „wyłączają” gwiazdy, wyjaśnia Begelman. Innymi słowy, czarne dziury i gwiazdy są ze sobą bardziej związane, niż się wydaje. Początkowo nawzajem napędzają swój wzrost. Tworzenie się gwiazd przyspiesza tworzenie się masywnych czarnych dziur i vice versa. To nierozerwalnie powiązany proces narodzin i śmierci, który jest zaczątkiem formowania się galaktyk, uważa Silk. Dopiero później, po mniej więcej miliardzie lat, powstają supermasywne czarne dziury, które pozbawiają galaktyki gazu i hamują powstawanie gwiazd.

Autorzy badań zaproponowali więc nową chronologią wczesnej historii wszechświata. Badając przesunięcie ku czerwieni obserwowanych obiektów stwierdzili, że do zmiany sposobu, w jakich czarne dziury oddziałują na formowanie się gwiazd, doszło około 13 miliardów lat temu, zatem około miliarda lat po Wielkim Wybuchu. Określenie tego momentu oznacza, że warto przyglądać się obiektom o przesunięciu ku czerwieni z≈6. To pozwoli lepiej zrozumieć wszechświat, cechy współczesnych galaktyk oraz ich rozmiary, kształty czy poziom aktywności.

Begelman i Silk uważają, że zweryfikowanie wyników ich badań może zająć nieco czasu. Sprawdzenie bowiem hipotezy tym, że gwiazdy i czarne dziury jednocześnie mogły tworzyć galaktyki, wymagać będzie znacznie lepszych symulacji komputerowych, niż obecnie jesteśmy w stanie wykonać. Jednak nie trzeba czekać na symulacje. Następnym krokiem będą lepsze obserwacje. W najbliższych latach Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba będzie mógł z pełną mocą badać światło najdalszych galaktyk, stwierdzają. Obaj uczeni uważają tez, że środowisko astronomów szybko zaakceptuje ich odkrycie.

« powrót do artykułu