Observasjoner samlet ved hjelp av James Webb-romteleskopet har avslørt et aktivt supermassivt sort hull, hvis masse er 9 millioner ganger solens, og som vokser aktivt og absorberer stoff fra rommet rundt det. 570 millioner år etter Big Bang er det det første supermassive sorte hullet som vokser, selv om forskerne håper at det ikke vil holde rekorden lenge.
Et svart hull ble funnet inne i en av de tidligste galaksene som noen gang er oppdaget, tidligere kjent som EGSY8p7, og siden den gang omdøpt til CEERS 1019. Oppdagelsen kan bidra til å løse et av de største mysteriene i det tidlige universet: hvordan de sorte hullene i Cosmic Dawn vokste til så store størrelser på så kort tid.
En artikkel som beskriver funnet, ledet av astrofysiker Rebecca Larson fra University of Texas i Austin, vises i en spesialutgave av The Astrophysical Journal. "Vi fant den mest fjerne aktive galaktiske kjernen (AGN) og det eldste sorte hullet vi noen gang har funnet," sa Larson til ScienceAlert. Larson observerte opprinnelig CEERS 1019 som en del av arbeidet hennes med å studere lyset produsert av stjernedannelse i det tidlige universet.
Dette lyset, kalt Lyman alfastråling, antas å bli generert ved ionisering av nøytralt hydrogen under stjernedannelse. Det tidlige universet var fylt med en tåke av nøytralt hydrogen som hindret lysets forplantning, først etter at dette hydrogenet var ionisert kunne lyset forplante seg fritt.
Denne epoken med reionisering, som kjent, har ikke blitt fullstendig studert. Vi vet at det skjedde i den første milliarden år etter Big Bang for 13,8 milliarder år siden, men det er veldig vanskelig å se så langt inn i det tidlige universet. CEERS 1019 og flere andre ultratidlige galakser er utmerkede objekter for denne studien fordi de er relativt lyse. Galaksen ble identifisert i Hubble-data i 2015, og den gang var den den tidligste og fjerneste galaksen som ble observert.
Ytterligere observasjoner bekreftet dens eksistens, men mer detaljert informasjon forble unnvikende: det tidligste lyset i universet, på grunn av universets utvidelse, har flyttet seg så langt inn i den infrarøde delen av spekteret at et kraftig spesielt infrarødt instrument som JWST er nødvendig å studere det.
Så da JWST dukket opp, ble CEERS 1019 – den lyseste av Hubble-galaksene i denne epoken – et åpenbart mål. Teleskopet så bare på galaksen i én time med alle fire instrumentene, men ga et vell av data.
Så la Larson merke til noe hun ikke helt forventet. I tillegg til den lyssterke stjerneformasjonen, var det et bredt emisjonstrekk vanligvis assosiert med AGN. Da hun fortalte noen av AGN-forskerne om det, ble ting interessant. Vanligvis sender en galakse i det tidlige universet ut enten lys fra en supernova eller lys fra stjernedannelse. Å se begge i samme galakse var ekstremt uventet.
«Vi argumenterte i ukevis for at det skulle være det, at det skulle være det ene eller det andre. Og det viser seg at det er begge deler. Det er en viss innflytelse fra det sorte hullet på utslippslinjene vi ser, men det meste av lyset vi ser på bildene våre domineres fortsatt av den stjernedannende delen av galaksen." At et supermassivt sort hull eksisterte for mer enn 13,2 milliarder år siden og har fortsatt å vokse er ikke så overraskende som du kanskje tror.
Mye større sorte hull har blitt oppdaget i det tidlige universet, J1342+0928, en kvasi-galakse oppdaget 690 millioner år etter Big Bang, har et supermassivt svart hull på størrelse med 800 millioner soler. Det sorte hullet i J0313-1806, oppdaget 670 millioner år etter Big Bang, har en størrelse på 1,6 milliarder soler.
Begge disse kvasarene er dominert av AGN-utslipp. I følge Larson og hennes kolleger er CEERS 1019 et mellomstadium: punktet mellom senere, større, AGN-dominerte galakser og hvordan disse galaksene og deres sorte hull begynte å danne seg i utgangspunktet. Når vi ser på det supermassive sorte hullet i CEERS 1019, tror forskere at objektet ble dannet fra kollapsen av et massivt objekt, for eksempel en av de tidligste stjernene i universet. Disse stjernene var mye, mye større enn stjernene vi ser rundt oss i dag, så et sort hull fra en slik kollaps ville ha et forsprang på veien til supermassivitet.
Som Larson påpeker, ble resultatene oppnådd på bare én times observasjon. Virkelig dype observasjoner forventes å avsløre fjernere og enda svakere galakser, som endelig vil hjelpe oss å forstå hvordan universet ble født og hvordan det vokste.
Les også:
- Astronomer har vært vitne til den energiske aktiveringen av et sort hull
- Det supermassive sorte hullet Sagittarius A* våknet for 200 år siden