Nasa:s Telescópio Espacial James Webb har fångat direkta bevis på ett supermassivt svart hål som fanns före galaxen runt det. Objektet, kallat Abell2744-QSO1, dök upp cirka 700 miljoner år efter Big Bang. Ele har en massa som är ungefär 50 miljoner gånger större än Sol och utgör majoriteten av den observerade strukturen.
Pesquisadores kartlade gasens rörelse runt det svarta hålet. Uppgifterna bekräftar att han dominerar systemet. Upptäckten utmanar den klassiska modellen av svarthålsbildning från stjärnor i redan utvecklade galaxer.
Imagem visar ett litet föremål förstorat av gravitationslinser
Abell2744-QSO1 tillhör klassen Little Red Dots. Ele verkar trippelförstorad av galaxhopen Abell 2744, känd som Pandora:s Cluster. Värdgalaxen är bara 1 300 ljusår i diameter. Sua-ljus reste mer än 13 miljarder år för att nå Webb:s instrument.
NIRCam-instrumentet registrerade hundratals ljusa föremål mot rymdens mörka bakgrund. Três-bilder av QSO1 sticker ut med identifieringsrutor. QSO1A-versionen verkar större och skarpare. Observationerna kombinerar avbildning och spektroskopi för att analysera gasens sammansättning och hastighet.
- Galaxen QSO1 har en diameter på 1 300 ljusår.
- Det centrala svarta hålet står för minst två tredjedelar av den totala massan.
- Den omgivande gasen består nästan helt av väte och helium.
- Miljöns metallicitet är mindre än 0,5 % av solens.
- Objektet existerar 700 miljoner år efter Big Bang.
Movimento av gas avslöjar koncentrerad massa i mitten
Astrônomos använde NIRSpec-spektrografens integrerade fältenhet. Eles kartlade rotationshastigheten för vätgas runt det svarta hålet. Mönstret följer Keplers rörelse, som planeter runt Sol. Isso indikerar att massan är koncentrerad vid en central punkt.
Analysen gjorde det möjligt att direkt beräkna massan av det svarta hålet. Värdet nådde runt 50 miljoner solmassor. Tidigare Resultados baserat på indirekta uppskattningar pekade redan på något nära 40 miljoner. Den nya mätningen validerar antaganden som används på andra avlägsna objekt.
Det svarta hålet representerar en extraordinär andel av den totala massan. I närliggande galaxer utgör dessa objekt en liten bråkdel. Aqui, den överträffar vida det omgivande stjärnmaterialet. Miljön har nästan inga tunga grundämnen som produceras av stjärnor.
Composição kemi förstärker urscenariot
Mapas sammansättning visar övervägande av väte och helium. Há mycket få spår av syre eller andra metaller. Essa-karakteristiken pekar på ett system med liten tidigare stjärnaktivitet. Det svarta hålet skulle ha bildats utan att förlita sig på storskaliga stjärnkollapser.
Roberto Maiolino, från Universidade från Cambridge, betonade vikten av direkt mätning. Ela representerar den första i sitt slag på mindre än en miljard år efter Big Bang. Resultaten överensstämmer med tidigare indirekta mätningar och tyder på att det inte förekom någon överskattning av massor i andra fall.
Francesco D’Eugenio, också av Cambridge, noterade att antaganden baserade på det lokala universum verkar gälla för det avlägsna universum. Bekräftelsen minskar osäkerheten om ursprungliga svarta hål.
Descoberta föreslår tunga frön i tidiga universum
Det svarta hålets oproportionerliga storlek indikerar direkt bildning eller kollaps av gigantiska gasmoln. Ele behövde inte växa gradvis från mindre frön. Isso banar väg för hypotesen om ursprungliga svarta hål bildade strax efter Big Bang.
Ignas Juodžbalis, doktorand vid Cambridge, ledde en del av analysen. Ele betonade att det svarta hålet verkar ha kommit fram innan betydande stjärnprocesser. Teamet studerar nu andra Little Red Dots för att se om fenomenet var vanligt i det unga universum.
James Webb fortsätter att observera liknande objekt. Forskare försöker förstå om supermassiva svarta hål i allmänhet föregick de galaxer som är värd för dem idag. Teleskopet, resultatet av samarbetet mellan Nasa, Esa och CSA, tillåter oss att undersöka strukturer och ursprung i kosmos i oöverträffad detalj.
Implicações för modeller för kosmisk evolution
Observationen förändrar förståelsen av rytmen av strukturbildning i det tidiga universum. Tidigare Teorias förutspådde att galaxer bildas först och sedan matar centrala svarta hål. QSO1 föreslår den motsatta vägen i åtminstone vissa fall.
Det svarta hålets låga metallicitet och dominans indikerar en miljö som ännu inte har utvecklats kemiskt. Isso hjälper till att förklara hur så massiva föremål kan dyka upp så tidigt. Internationell Equipes fortsätter med analys av Webb-data för att förfina scenarier.
Studien publicerades i tidskrifter som Nature och Monthly Notices av Royal Astronomical Society. Ele förstärker James Webb:s roll i att revidera paradigm om det tidiga kosmos. Novas-observationer bör ge mer detaljer om dessa gåtfulla objekt. Nasa:s James Webb-teleskop avslöjar svart hål som bildades före galaxen (
