Două galaxii din copilăria universului sfidează legile creșterii cosmice. În centrul lor, găuri negre uriașe s-au dezvoltat cu o viteză care le-a lăsat mult în urmă pe galaxiile-gazdă.
Observațiile realizate cu Telescopul Spațial James Webb scot la lumină o realitate care sfidează ceea ce știam despre primele sute de milioane de ani de după Big Bang. La doar 800 de milioane de ani de la nașterea universului, aceste găuri negre cântăreau deja sute de milioane de mase solare.
În universul nostru apropiat, raportul dintre masa unei găuri negre centrale și masa stelelor din galaxia sa este relativ constant.
Aici însă, proporțiile sunt cu totul diferite: găurile negre sunt de 400 până la 800 de ori mai masive decât masa stelară a galaxiilor lor, față de ceea ce întâlnim în vecinătatea cosmică. Cum au reușit să ajungă atât de mari atât de repede?
Cercetătorii cred că aceste obiecte, numite COLA1 și NEPLA4, ar putea reprezenta veriga lipsă între primele „semințe” de găuri negre și quasarii maturi, extrem de luminoși, pe care îi observăm mai târziu în istoria cosmosului.
Folosind spectroscopia avansată a telescopului James Webb, echipa condusă de Romain A. Meyer de la Universitatea din Geneva a detectat semnătura gazului care se rotește amețitor în jurul unor găuri negre cu mase cuprinse între 170 și 190 de milioane de mase solare.
Pentru a ajunge la astfel de dimensiuni într-un interval atât de scurt, aceste găuri negre trebuie să fi pornit de la semințe grele și să se fi hrănit la capacitate maximă pe tot parcursul existenței lor. Analiza detaliată a istoriei lor de creștere relevă un decalaj fascinant.
Găurile negre s-au hrănit la rată maximă încă de când universul avea doar 180-270 de milioane de ani. În schimb, majoritatea stelelor din aceste galaxii s-au format mult mai târziu, în jurul pragului de 750 de milioane de ani.
Cu alte cuvinte, gaura neagră a „pornit motorul” cu mult înainte ca galaxia să își construiască populația stelară. Un indiciu suplimentar vine de la un semnal extrem de rar.
Ambele galaxii emit o radiație Lyman-alpha cu vârf dublu, ceea ce sugerează că radiația intensă a găurii negre a „curățat” o bulă uriașă de gaz ionizat în jurul lor. Cercetătorii cred că asistăm la o fază de „post-quasar”.
Cu mai puțin de un milion de ani înainte de momentul observat, găurile negre erau active și extrem de luminoase. Acum, ele par să fie latente, în timp ce galaxiile trec printr-o explozie intensă de formare a stelelor.
Dacă acest proces continuă, galaxiile vor acumula treptat suficientă masă stelară pentru a restabili echilibrul, ajungând la raportul normal pe care îl vedem în universul local. Până atunci, rămân o fereastră unică spre o perioadă în care găurile negre au dictat ritmul evoluției cosmice.
Echipa subliniază că utilizarea telescopului James Webb împreună cu viitoarele observatoare gigant de la sol, cum ar fi Extremely Large Telescope, va permite identificarea sistematică a mai multor astfel de obiecte.
Astfel, vom putea distinge mai clar fazele active și latente ale quasarilor din primul miliard de ani de istorie cosmică, scrie Phys.org.
