James Webb otkrio najbliži par supermasivnih crnih rupa iz ranog svemira: LID-1166

Astronomi su otkrili blizak par aktivno hranjenih supermasivnih crnih rupa iz perioda kada je svemir imao samo 1,3 milijarde godina. Sistem, označen kao LID-1166, sadrži dve crne rupe razdvojene oko 4.900 svetlosnih godina (1,5 kiloparseka) unutar galaksije u procesu spajanja — prvi potvrđeni primer tako bliske dvojke u tako ranom univerzumu.

Većina velikih galaksija formirala se spajanjem manjih galaksija tokom milijardi godina, a budući da gotovo svaka velika galaksija ima centralnu crnu rupu, očekivano je da sudari stvaraju dvostruke sisteme. U ranim fazama univerzuma takvi sistemi su verovatno česti, ali su često skriveni iza gustih oblaka gasa i prašine, pa je teško posmatrati ih odvojeno — sve dok nije stigla nova generacija teleskopa.

Tim na čelu sa Hyewon Suh (International Gemini Observatory/NSF NOIRLab) objavio je studiju postavljenu na server arXiv 21. jula; rad je prihvaćen za objavu u časopisu Nature Astronomy. Otkriveni su podaci kombinacijom posmatranja sa James Webb Space Telescope (JWST) — posebno instrumentom NIRSpec — i radio-podataka iz ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) u Čileu.

"Ono što otkriće čini posebnim je to što možda posmatramo dve crne rupe kako rastu i međusobno utiču u sistemu starom tek oko 1,3 milijarde godina od Velikog praska," kaže Anna Trindade Falcão (NASA Goddard), koja nije bila uključena u studiju.

Sistem LID-1166 je prvo primećen kao jak izvor X-zračenja u okviru Chandra COSMOS Legacy Survey, ali se nije video čak ni na najdubljim snimcima Hubble teleskopa — što je snažan pokazatelj da su objekti zaklonjeni gustim oblacima prašine i gasa. NIRSpec je razrešio situaciju: otkrio je dva kompaktna, svetleća izvora koja pokazuju spektralne tragove gasa koji rotira velikim brzinama, tipične za aktivne galaktičke jezgre (AGN).

Roberto Decarli (Italijanski nacionalni institut za astrofiziku) ističe da su ove opservacije bile moguće upravo zahvaljujući izvanrednim slikovnim i spektralnim sposobnostima JWST/NIRSpec, jer bi slična merenja sa zemlje bila izuzetno otežana atmosferskom apsorpcijom u ovim talasnim regijama.

Analiza ALMA podataka otkrila je i velike rezerve hladnog molekularnog gasa povezane sa svakom AGN. To sugeriše da svaka od crnih rupa sedi u centru svoje galaksije i da su te galaksije na rubu spajanja — što pomaže da se odbace alternativni scenariji poput "gole" izbačene crne rupe bez pratećeg gasa.

Autori su detaljno testirali postupke oduzimanja svetlosti domaćinske galaksije i navode da signal drugog izvora ostaje uporan kroz različite metode, što predstavlja snažan dokaz da su u pitanju dva odvojena objekta. Ipak, nezavisni stručnjaci napominju da će biti korisne dodatne analize i posmatranja kako bi se potpuno isključila mogućnost da je drugi izvor zaostali sjaj ili artefakt obrade podataka.

Zašto je otkriće važno?

Ovakvi sistemi pomažu da se razjasni kako su neki supermasivni crni raspadali tako brzo u ranoj istoriji univerzuma. Jedan od ključnih mehanizama rasta uključuje dovod velikih količina gasa iz galaksija prema jezgru, često potpomognut spajanjima i "kanibalizacijom" drugih galaksija. Ako obe galaksije nose centralne crne rupe, kao što izgleda u slučaju LID-1166, proces rasta može biti naročito efikasan.

Rad uključuje doprinose istraživača iz više međunarodnih institucija i otvara put za dalja posmatranja koja će proveriti i produbiti razumevanje ovog retkog i dragocenog sistema.

Napomena: Rad je dostupan na arXiv serveru (postavljen 21. jula) i prihvaćen je za objavu u Nature Astronomy. Potrebna su dodatna posmatranja kako bi se potpuno potvrdile sve implikacije.