Przełomowe odkrycie naukowców, korzystających z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, opisuje dziś czasopismo "The Astrophysical Journal". Zespół kierowany przez Vasilija Kokoreva z Uniwersytetu Teksańskiego w Austin, wskazuje najpoważniejsze dowody na istnienie tzw. "gwiazd czarnych dziur". Pozwoliła na to analiza widma jednego z tajemniczych obiektów znanych jako "małe czerwone kropki" (LRD – Little Red Dots). Naukowcy zidentyfikowali go jako GLIMPSE-17775.
- Po więcej aktualnych informacji zapraszamy do RMF24.pl
Od momentu rozpoczęcia obserwacji naukowych przez teleskop Webba w 2022 roku, astronomowie natrafili na nowy, zagadkowy typ obiektów w bardzo wczesnym Wszechświecie. Te obiekty, pojawiające się około 600 milionów lat po Wielkim Wybuchu, przyciągnęły uwagę badaczy ze względu na swoją niezwykłą jasność i charakterystyczną czerwoną barwę. Przez lata rozważano różne hipotezy dotyczące ich natury, a jedną z najbardziej intrygujących była możliwość, że są to tzw. gwiazdy czarnych dziur, supermasywne czarne dziury otoczone gęstą otoczką częściowo zjonizowanego gazu.
Ostatnio zidentyfikowany obiekt, GLIMPSE-17775 okazał się kluczowym elementem tej układanki. Dzięki szczegółowej analizie widma uzyskanego przez teleskop Webba naukowcy uzyskali bezprecedensowy wgląd w strukturę i właściwości tego tajemniczego obiektu. Odkryty został w ramach programu GLIMPSE, którego celem było poszukiwanie najdalszych i najsłabszych źródeł światła we wczesnym Wszechświecie, w tym hipotetycznych gwiazd III populacji oraz odległych galaktyk w gromadzie Abell S1063.
Co istotne, GLIMPSE-17775 znajduje się jeszcze dalej niż sama gromada galaktyk, a dzięki zjawisku soczewkowania grawitacyjnego został dodatkowo powiększony, co umożliwiło uzyskanie wyjątkowo szczegółowych danych. Teleskop Webba poświęcił 30 godzin na obserwację tego obiektu, jednak dzięki efektowi soczewkowania uzyskano ilość informacji odpowiadającą aż 80 godzinom pracy instrumentu. Efektem tych obserwacji było zarejestrowanie ponad 40 linii widmowych, największej spośród wszystkich dotąd badanych "małych czerwonych kropek".
Analiza widma GLIMPSE-17775 ujawniła szereg niezależnych przesłanek, które wspólnie wskazują na obecność supermasywnej czarnej dziury otoczonej gęstą otoczką gazową. Wśród zidentyfikowanych linii widmowych znalazły się linie wodoru, tlenu i helu, których profile nie odpowiadają prostemu modelowi wirującej chmury gazu. Najlepsze dopasowanie uzyskano, uwzględniając efekt rozpraszania elektronowego, charakterystyczny dla obiektów otoczonych gęstą, warstwową otoczką gazową.
Szczególnie istotne okazały się linie żelaza, tworzące tzw. żelazny las, aż 16 różnych linii tego pierwiastka, których obecność wymaga bardzo energetycznego źródła, takiego jak szybko rosnąca czarna dziura. Dodatkowo, zarejestrowano zjawiska fluorescencji i absorpcji helu, które również wskazują na obecność gęstego ośrodka otaczającego silne źródło energii. Model "gwiazdy czarnej dziury" tłumaczy także, dlaczego większość "małych czerwonych kropek" jest słabo widoczna w promieniowaniu rentgenowskim, pochłanianym przez gęstą otoczkę gazową.
Jednym z elementów, których brakowało w widmie GLIMPSE-17775, był tzw. skok Balmera - charakterystyczny spadek jasności w określonym zakresie widma, typowy dla "małych czerwonych kropek". Aby wyjaśnić tę zagadkę, zespół badawczy sięgnął po dodatkowe dane zebrane przez Teleskop Hubble’a w ramach programów Frontier Fields oraz BUFFALO. Połączenie danych z obu teleskopów pozwoliło ustalić, że GLIMPSE-17775 otoczony jest przez olbrzymią galaktykę macierzystą, co tłumaczy nietypowy kształt widma. Obecność tej galaktyki nie stoi jednak w sprzeczności z modelem gęstej otoczki gazowej, a nadmiar światła w niebieskiej części widma można przypisać właśnie gwiazdom w tej galaktyce.
Początkowo niektórzy naukowcy sądzili, że obecność takich obiektów podważa dotychczasowe rozumienie ewolucji Wszechświata, sugerując, że galaktyki mogły rosnąć zbyt szybko. Jednak nowe dane wskazują, że masa czarnej dziury nie musi być aż tak duża, by wyjaśnić obserwowane szerokie linie emisyjne, co wpisuje się w obecne modele kosmologiczne.
Odkrycie GLIMPSE-17775 stanowi przełom w badaniach najwcześniejszych etapów ewolucji Wszechświata. Po raz pierwszy udało się zebrać tak wiele niezależnych dowodów potwierdzających istnienie "gwiazd czarnych dziur", obiektów, które mogą odgrywać kluczową rolę w procesie formowania się pierwszych galaktyk i supermasywnych czarnych dziur. Naukowcy przyznają, że wciąż istnieją alternatywne teorie dotyczące natury "małych czerwonych kropek". Przyszłe obserwacje, zarówno za pomocą teleskopu Webba, jak i innych instrumentów, mogą przynieść ostateczną odpowiedź na pytanie, co napędza te niezwykłe obiekty.
