טלסקופ החלל ג’יימס ווב תיעד את המדידה הישירה הראשונה של המסה של חור שחור סופר מסיבי ביקום הצעיר. העצם המרכזי של Abell2744-QSO1 שוקל בערך פי 50 מיליון מהמסה של השמש. הוא יושב במרכזה של גלקסיה אדומה קטנה כפי שהייתה 700 מיליון שנים לאחר המפץ הגדול.
חוקרים מיפו את תנועת הגז סביב החור השחור. ניתוח מראה שהוא שולט במסה הכוללת של המערכת. הממצא פותח דיונים חדשים על האופן שבו חפצים ענקיים אלה הופיעו בשלב כה מוקדם בהיסטוריה הקוסמית.
איך ג’יימס ווב מדד את מסת החור השחור
הצוות השתמש במכשיר NIRSpec של הטלסקופ כדי לצפות בגז ממסלול. הספקטרוגרף הקרוב לאינפרא אדום קלט מהירויות העוקבות אחר תבנית קפלריאנית מדויקת. תנועה זו מצביעה על כך שכמעט כל המסה מרוכזת בנקודה מרכזית.
- הגז מסתובב מהר יותר ליד המרכז
- עקומת המהירות מאשרת משיכה נקודתית
- מדידות קודמות הסתמכו על שיטות עקיפות
- כעת, המסה חושבה ישירות מדינמיקת הגז
החור השחור מייצג לפחות שני שלישים מהמסה הכוללת של Abell2744-QSO1. הכוכבים בגלקסיה מספרים הרבה פחות. חוסר האיזון הזה מאתגר את המודל הקלאסי שבו הגלקסיה והחור השחור גדלים יחד במשך מיליארדי שנים.
Abell2744-QSO1 שייך למחלקת הנקודות האדומות הקטנות
העצמים הדחוסים והאדמדמים הללו הופיעו במספרים גדולים בתצפיות הראשוניות של ג’יימס ווב. הם נפוצים במיליארד השנים הראשונות של היקום וכמעט לא קיימים כיום. Abell2744-QSO1 הוא הראשון בסיווג שלו שנמדדה מסה ישירות.
הגלקסיה שמסביב חלשה. החור השחור המרכזי זוהר בגז מימן והליום כמעט ראשוני. המתכתיות הנמוכה מחזקת שהסביבה הייתה קרובה לזו של היקום הראשוני.
השלכות על היווצרות חורים שחורים
התוצאה מרמזת שייתכן כי כמה חורים שחורים סופר מסיביים הופיעו לפני הגלקסיות המארחות אותם. שתי השערות מתחזקות מהנתונים. אחד מצביע על קריסה ישירה של ענני גז מסיביים. אחר מזכיר חורים שחורים ראשוניים שנוצרו זמן קצר לאחר המפץ הגדול.
רוברטו מאיולינו, מאוניברסיטת קיימברידג’, הדגיש את ההשפעה. הממצא מייצג סקירה של תרחישי היווצרות קלאסיים. המאמרים פורסמו באותו יום ב- Nature and Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
החור השחור של Abell2744-QSO1 מסיבי יותר מכל הכוכבים בגלקסיה גם יחד. הפרופורציה עולה בהרבה על מה שרואים ביקום המקומי, שבו חורים שחורים מייצגים חלק קטן ממסת הכוכבים.
פרטים טכניים של תצפית עם NIRSpec
יחידת השדה האינטגרלית של NIRSpec אפשרה לו למפות מהירויות במרחקים שונים מהמרכז. החוקרים השוו את התנועה בפועל לזו הצפויה בהפצות מסות שונות. רק עצם נקודתי מסביר את הסיבוב הקפלריאני הנצפה.
איגנאס יודז’בליס וקוזימו מרקוניני הובילו חלקים מהיצירה. שיתוף הפעולה כלל מוסדות כמו אוניברסיטת פירנצה, מכון מקס פלנק ואוניברסיטת בן-גוריון.
מה משתנה למחקרים עתידיים של היקום המוקדם
אסטרונומים מתכננים כעת לצפות בעוד נקודות אדומות קטנות באמצעות אותה טכניקה. המטרה היא להבין האם Abell2744-QSO1 הוא חריג או מייצג דפוס נפוץ ביקום הצעיר. ג’יימס ווב ממשיך לספק נתונים המפקפקים במודלים מבוססים.
הגילוי מחזק את תפקידו של הטלסקופ ככלי חיוני לקוסמולוגיה. כל מדידה ישירה חדשה מקרבת את המדענים לתשובות על הפרקים הראשונים של היווצרות מבנים קוסמיים.