Naujausi Jameso Webbo kosminio teleskopo duomenys atskleidė išskirtinai masyvią juodąją bedugnę ankstyvojoje Visatoje. Šis radinys meta rimtą iššūkį įprastoms teorijoms apie tai, kaip atsiranda galaktikos, žvaigždės ir pačios juodosios skylės.
Astronomai, naudodamiesi Jameso Webbo kosminiu teleskopu, pažvelgė į tolimus Visatos pakraščius ir ištyrė galaktiką, pažymėtą pavadinimu Abell 2744‑QSO1. Jos centre aptikta milžiniška juodoji skylė, kuri, panašu, neatitinka iki šiol galiojusių teorinių modelių.
Webbo teleskopo stebėjimai parodė, kad galaktikos Abell 2744‑QSO1 šerdyje slypi apie 50 mln. Saulės masių juodoji skylė. Palyginimui, Paukščių Tako centre esanti Sagittarius A* juodoji skylė yra maždaug 4,3 mln. kartų masyvesnė už Saulę, tad naujai aptiktas objektas yra daugiau nei dešimt kartų masyvesnis.
Tokio dydžio juodosios skylės astronomams nėra naujiena. Tačiau šiuo atveju didžiausią galvosūkį kelia aplinka: galaktika Abell 2744‑QSO1 yra labai skurdi žvaigždžių. Tai reiškia, kad joje nėra pakankamai žvaigždžių masės, kuri paaiškintų tokios milžiniškos juodosios skylės susidarymą įprastais būdais.
„Tai mįslė, nes tradicinė teorija teigia, kad pirmiausia formuojasi žvaigždės, kartu su juodosiomis skylėmis“, – aiškina vienas iš tyrimo autorių, Kembridžo universiteto mokslininkas Boyuanas Liu.
Klasikinė astrofizika daro prielaidą, kad žvaigždės ir juodosios skylės glaudžiai susijusios: masyvios žvaigždės griūva ir virsta juodosiomis skylėmis, o šios toliau auga ryjančios dujas ir žvaigždes. Tačiau Abell 2744‑QSO1 atveju stebima galaktika egzistavo praėjus maždaug 700 mln. metų po Didžiojo sprogimo, ir joje žvaigždžių aptinkama labai mažai. Tai verčia manyti, kad šios juodosios skylės istorija buvo kitokia.
Pirminės juodosios skylės: seniai siūlyta idėja vėl tampa aktuali
Vadinamoji „žvaigždžių masė“ šioje galaktikoje pernelyg maža, kad būtų galima įprastai paaiškinti 50 mln. Saulės masių juodosios skylės atsiradimą. Todėl astronomai ieško alternatyvių scenarijų ir grįžta prie teorijų, pasiūlytų dar XX amžiaus 8‑ajame dešimtmetyje Stepheno Hawkingo ir Bernardo Carro.
Pagal šią iki šiol nepatvirtintą hipotezę pirminės juodosios skylės galėjo susidaryti tiesiogiai iš itin stiprių tankio svyravimų ankstyvojoje Visatoje, netrukus po Didžiojo sprogimo. Tokiu atveju juodajai skylei nereikėtų susiformuoti iš žvaigždės – ji atsirastų „iš karto“, iš ypatingai tankios medžiagos sankaupų.
Naujuose skaitiniuose modeliuose mokslininkai įtraukė daugiau fizinių veiksnių ir juos palygino su Jameso Webbo teleskopo surinktais duomenimis apie Abell 2744‑QSO1 ir jos centrinę juodąją skylę.
„Dėl šių naujų stebėjimų, kuriuos įprastos juodųjų skylių formavimosi teorijos sunkiai pajėgia atkurti, masyvių pirminių juodųjų skylių egzistavimo ankstyvojoje Visatoje galimybė tampa gerokai labiau tikėtina“, – priduria Liu.
Vis dėlto tyrėjai pabrėžia, kad duomenys nesuteikia galutinio įrodymo, jog Abell 2744‑QSO1 juodoji skylė tikrai yra pirminė. Šiuo metu galima teigti tik tiek, kad jos savybės ir aplinka yra suderinamos su pirminės juodosios skylės kilmės scenarijumi ir kad tradiciniai modeliai čia sunkiai pritaikomi.
Tolimesni Jameso Webbo teleskopo stebėjimai ir sudėtingesnės kosmologinės simuliacijos turėtų padėti atsakyti, ar pirminės juodosios skylės iš tiesų egzistuoja, ar reikės iš esmės perkurti dabartines teorijas apie ankstyvąją Visatą.
Jei paaiškėtų, kad tokios juodosios skylės buvo paplitusios jau per pirmuosius kelis šimtus milijonų metų po Didžiojo sprogimo, tai kardinaliai pakeistų mūsų supratimą apie pirmųjų galaktikų raidą ir tamsiosios medžiagos vaidmenį Visatos istorijoje.
