În inima galaxiei noastre Calea Lactee se ascunde o gaură neagră supermasivă cu o masă de aproximativ patru milioane de ori mai mare decât cea a Soarelui, numită Sagittarius A*. De fapt, aceste obiecte, a căror masă creşte în timp prin consumul de materie care se rătăceşte prea aproape, se află în centrul majorităţii galaxiilor. Însă, de când telescopul spaţial James Webb al NASA a intrat în funcţiune în 2022, astronomii au fost surprinşi să descopere găuri negre supermasive care locuiesc în universul timpuriu – mai devreme decât ar fi crezut posibil, având în vedere timpul necesar pentru a aduna o masă atât de mare. Noile observaţii asupra unei astfel de găuri negre primordiale oferă o perspectivă asupra modului în care acest lucru s-ar fi putut întâmpla – prin episoade de creştere supraîncărcată, potrivit Reuters.
Găurile negre sunt obiecte extrem de dense, cu o gravitaţie atât de puternică încât nici măcar lumina nu poate scăpa. Datorită atracţiei lor gravitaţionale imense, ele cresc în masă prin absorbţia de materiale precum gaz, praf şi stele suficient de nefericite pentru a se rătăci în apropiere.
„Existenţa găurilor negre supermasive în universul timpuriu pune la îndoială modelele noastre actuale de formare şi creştere a găurilor negre”, a declarat astronomul Hyewon Suh de la Observatorul Internaţional Gemini din Hawaii şi de la NOIRLab al Fundaţiei Naţionale pentru Ştiinţă din SUA, autorul principal al studiului publicat în revista Nature Astronomy.
Noile observaţii Webb implică o gaură neagră supermasivă numită LID-568, care a existat atunci când cosmosul avea aproximativ 11% din vârsta sa actuală – aproximativ 1,5 miliarde de ani după evenimentul Big Bang de acum 13,8 miliarde de ani, care a dat naştere universului. LID-568 are o masă de aproximativ 10 milioane de ori mai mare decât Soarele, deci de 2-1/2 ori mai mare decât cea a Sagittarius A*. Cercetătorii nu au determinat încă masa galaxiei sale de origine.
LID-568 a fost observată câştigând masă într-un ritm mai rapid decât se credea posibil anterior. Webb a arătat că, pe baza cantităţii de energie observate, LID-568 pare să consume material de infuzie – cunoscut sub numele de acreţie – de peste 40 de ori mai mult decât maximul ipotetic, numit limita Eddington, pentru o astfel de activitate.
„Limita Eddington este o limită teoretică pentru producţia maximă de energie pe care o poate produce gaura neagră prin procesul de acreţie. Această limită teoretică presupune că forţa exterioară a radiaţiei produse în timpul procesului de acreţie echilibrează gravitaţia materialului care se infiltrează”, a declarat astronomul şi co-autorul studiului Julia Scharwächter de la Observatorul Gemini şi NOIRLab.
Se crede că aceste găuri negre primordiale au luat naştere într-unul dintre cele două moduri, fie în urma morţii explozive a primei generaţii de stele din univers, fie prin colapsul norilor mari de gaz prezenţi în universul timpuriu.
„Descoperirea LID-568 sugerează că o parte semnificativă a creşterii masei poate avea loc în timpul unui singur episod de acreţie rapidă. Acest lucru ar putea ajuta la explicarea modului în care găurile negre supermasive s-au format atât de devreme în univers, indiferent de modul în care au provenit”, a declarat Suh.
Un semn cheie al creşterii unei găuri negre supermasive este emisia de raze X, radiaţie electromagnetică de mare energie cu lungimi de undă foarte scurte. Materialul care se roteşte în jurul unei găuri negre supermasive înainte de a fi consumat este supraîncălzit şi străluceşte puternic în raze X. Cercetătorii au observat pentru prima dată LID-568 folosind Observatorul de raze X Chandra al NASA şi apoi l-au studiat mai îndeaproape folosind capacităţile de observare în infraroşu ale Webb.
Observaţiile Webb sugerează existenţa unui fel de mecanism prin care o gaură neagră poate înghiţi materie într-un ritm mai rapid decât se credea anterior.
