Naudodami Džeimso Vebo kosminį teleskopą (James Webb Space Telescope, JWST) astronomai pirmą kartą istorijoje pamatė senovinių žvaigždžių šviesą, sklindančią aplink didžiausias, ryškiausias ir seniausias juodąsias skyles visatoje.
Kvazarai – vieni seniausių visatoje
Kvazarai – galaktikų branduoliai, kuriuose yra aktyvių supermasyvių juodųjų skylių – yra vieni seniausių dalykų visatoje.
Dulkėms ir dujoms greitėjant kvazarų centrinės juodosios skylės link, kvazarai skleidžia tokią ryškią spinduliuotę – paprastai tūkstantį kartų ryškesnę už visą Paukščių taką – kad astronomams sunku pastebėti silpnesnę kvazarų galaktikos žvaigždžių šviesą. Dėl to sunku ištirti galaktikos formą ir masę.
Tačiau MIT mokslininkams pirmą kartą pavyko išnarplioti šį signalų mišinį ir aptikti silpną žvaigždžių šviesą, sklindančią iš galaktikų, esančių aplink seniausius Visatoje kvazarus.
Gegužės 6 d. žurnale „The Astrophysical Journal“ paskelbti rezultatai atskleidžia, kad šios senosios supermasyvios juodosios skylės, palyginti su jas priimančiomis galaktikomis, yra maždaug 100 kartų didesnės už savo analogus artimiausioje visatoje.
Šių rezultatų pavyko pasiekti dėl JWST ypatingo ryškumo ir raiškos. Per 120 teleskopo darbo valandų komanda stebėjo šešis kvazarus, kurių amžius siekia apie 13 mlrd. metų, t. y. vienus seniausių objektų Visatoje.
„Kvazaras užgožia savo priimančiąją galaktiką keliomis eilėmis kartų“, – sakė pagrindinis tyrimo autorius Minghao Yue, Masačusetso technologijos instituto (MIT) podoktorantūros tyrėjas. „O ankstesni vaizdai nebuvo pakankamai ryškūs, kad būtų galima atskirti, kaip atrodo priimančioji galaktika su visomis savo žvaigždėmis.“
Išlieka neaiškumų
Naudodama patobulintus JWST duomenis, komanda sugebėjo išnarplioti šių senųjų galaktikų signalus, modeliuodama, kuri šviesa sklinda iš taškinio šaltinio (kvazaras), o kuri – iš labiau išsklaidyto šaltinio (aplinkinės žvaigždės). Turėdama santykinius ryškumus, komanda apskaičiavo kiekvieno kvazaro ir jį priimančios galaktikos masę.
Jie apskaičiavo, kad vidutinis kvazarų ir galaktikų masių santykis buvo 1:10, palyginti su 1:1000 jaunesnių supermasyvių juodųjų skylių artimojoje visatoje. Tačiau paaiškinti, kodėl šios senosios juodosios skylės yra tokios masyvios, kol kas dar nėra galimybės.
„Vienas iš svarbiausių klausimų – suprasti, kaip tos monstriškos juodosios skylės galėjo užaugti tokios didelės ir taip greitai“, – sakė Yue.
Standartinė juodoji skylė susiformuoja, kai žvaigždė pritrūksta kuro ir gravitaciniu būdu suyra, sukeldama supernovą. Susidariusi juodoji skylė visą savo gyvavimo laiką palaipsniui vartoja medžiagą ir laikui bėgant didėja.
„Šios juodosios skylės yra milijardus kartų masyvesnės už Saulę tuo metu, kai visata dar tik kuriasi“, – teigė tyrimo bendraautorė Anna-Christina Eilers, Masačusetso technologijos instituto (MIT) fizikos docentė. „Atrodo, kad juodosios skylės ankstyvojoje visatoje auga greičiau nei jas priimančios galaktikos.“
Remiantis standartiniu juodųjų skylių formavimosi būdu, šios juodosios skylės paprasčiausiai neturėjo turėti pakankamai laiko, kad taptų tokios didelės, todėl atsiranda alternatyvių formavimosi būdų galimybė.
Vienas iš siūlomų mechanizmų yra „tiesioginis kolapsas“. Pagal šį modelį vietoj to, kad žvaigždė žlugtų ir susidarytų juodoji skylė, žlunga milžiniškas dulkių ir dujų debesis, visiškai aplenkdamas žvaigždės etapą.
Teoriškai taip galėtų susidaryti daug didesnės juodosios skylės, vadinamos tiesioginio kolapsinio tipo juodosiomis skylėmis, kurios turėtų evoliucinę persvarą ir taptų supermasyviomis anksčiau, nei įprasta.
Nors tai vis dar teorija, 2023 m. astronomai paskelbė pirmąją galaktikos, kurioje yra tiesioginio žlugimo juodoji skylė, kandidatę.
Nors šių netikėtai didelių juodųjų skylių kilmė vis dar nežinoma, šis darbas leidžia mokslininkams suprasti šių galaktikų ir kvazarų raidą ankstyvojoje visatoje.
Dar vienas naujas atradimas
Taip pat „NASA“ mokslininkai užsiminė, kad naudodami Džeimso Vebo kosminį teleskopą gali rasti atmosferos požymių uolėtoje planetoje, pavadintoje „55 Cancri e (Janssen)“, esančioje už Saulės sistemos ribų.
„Mokslininkai, naudodamiesi „NASA“ Džeimso Vebo kosminiu teleskopu, galbūt aptiko atmosferos dujų, supančių „55 Cancri e“ – karštą uolėtą egzoplanetą, esančią už 41 šviesmečio nuo Žemės“, – sakoma „NASA“ pranešime.
„55 Cancri e“, dar žinoma kaip Janssen, yra vadinamoji superžemė – uolėta planeta, gerokai didesnė už Žemę, bet mažesnė už Neptūną, kuri aplink savo žvaigždę skrieja tik 2,25 mln. kilometrų atstumu ir vieną pilną orbitą įveikia per mažiau nei 18 valandų.
Jansen yra viena iš penkių žinomų planetų, skriejančių aplink į Saulę panašią žvaigždę „55 Cancri e“, esančią Vėžio žvaigždyne.
„55 Cancri e“ apibūdinimas kaip „uolėta“ gali sudaryti klaidingą įspūdį. Planeta skrieja taip arti savo žvaigždės, kad jos paviršius greičiausiai yra išsilydęs – burbuliuojantis magmos vandenynas“, – pridūrė „NASA“.
Dėl žvaigždės gravitacinės jėgos į žvaigždę nukreipta tik viena „Janseno“ pusė, dėl šios priežasties vienoje jo pusėje visada būna diena, o kitoje – naktis.
Jei planetą dengia tamsios išlydytos uolienos su plonu garuojančių uolienų šydu arba visai be atmosferos, dienos pusėje turėtų būti apie ~2 200 laipsnių pagal Celsijų.
