Ovo je jedan od zasad posljednjih članaka sa sajta NASA-inog Rendgenskog opservatorija Chandre.

Vrlo je malo Chandre u ovom tekstu. On se uglavnom tiče promatranja obavljenog Webbom.

NOIRLab-ovi astronomi otkrivaju najhalpljiviju crnu jamu u ranom svemiru

Supermasivne crne jame postoje u središtima većine galaktika, a današnji ih teleskopi nastavljaju uočavati i u iznenađujuće ranim fazama razvoja svemira. Teško je razumjeti kako su te crne jame bile u stanju u tako kratkom vremenu narasti toliko velikima. Ali ovim otkrićem jedne supermasivne crne jame male mase, koja se izuzetno brzo gosti materijalom iz svoje okolice, na samo 1,5 milijardu godina nakon velikog praska, astronomi sada raspolažu vrijednim novim uvidom u mehanizme koji su omogućili brzi rast crnih jama u ranom svemiru.

LID-568 je otkrio jedan tim istraživača iz više ustanova, kojega je vodila Hyewon Suh, astronomkinja iz Međunarodne zvjezdarnice Gemini i NOIRLab-a Nacionale zaklade za znanost. Ti su se znanstvenici poslužili Svemirskim teleskopom James Webb kako bi njime promotrili uzorak galaktika koje su bile uočene u sustavnom pretraživanju neba nazvanom COSMOS, provedenom Rendgenskim opservatorijem Chandrom. Ta populacija galaktika je vrlo sjajna u rendgenskom dijelu spektra, no one su u optičkim i bliskoinfracrvenim valnim duljinama skoro posve nevidljive. Jedinstvena Webbova osjetljivost u infracrvenom području omogućila je, međutim, uočavanje blijede emisije iz tih galaktika.

LID-568 se isticala u Chandrinom uzorku zbog svoje izuzetno jake rendgenske emisije, ali njen točan položaj nije bilo moguće odrediti samo na temelju promatranja u tome području. Zbog toga se pojavila bojazan da neće biti moguće Webbom točno naciljati izvor. Webbovi stručnjaci za instrumentarij su stoga predložili da se umjesto uobičajene spektroskopije usredotočene na usku prugu vidnog polja ("slit spectroscopy"), uporabi NIRSpec, Webbov spektrograf integralnog polja. Taj instrument proizvodi spektar za svaku točku (piksel) u svome vidnom polju i nije ograničen samo na svjetlo koje prođe kroz jedan uski procjep.

"Stoga što joj je (infracrveni) sjaj izuzetno slab, LID-568 ne bi bilo moguće uočiti bez Webba. Uporaba spektrografa integralnog polja je bile inovativna i neophodna za provedbu naše opservacije", kaže Emanuele Farina, astronomkinja također iz Međunarodne zvjezdarnice Gemini i NOIRLab-a Nacionalne zaklade za znanost, koautorica znanstvenog rada o ovom istraživanju. Taj će rad uskoro biti objavljen u Prirodi Astronomiji.

Webbov NIRSpec je ovom istraživačkom timu omogućio da dobro promotri ne samo tu galaktiku, već i njenu okolicu, što je dovelo do otkrića neočekivanih silovitih odljeva plina koji okružuje crnu jamu u središtu. Brzina i količina materijala u tim odljevima naveli su istraživače na zaključak da je značajni udio mase koju LID-568 posjeduje nakupljen na nju u samo jednoj jedinoj akrecijskoj epizodi. "Taj usputni rezultat dodaje novu dimenziju našem razumijevanju toga sustava i omogućuje provedbu novih i uzbudljivih pristupa istraživanju", kaže Suh.

Ono što je posebno zapanjujuće u ovom otkriću, jest to da su Suh i njeni kolege ustanovili da LID-568 guta tvar stopom koja je 40 puta veća od njene Eddingtonove granice. Ta granica povezuje najveći luminozitet kojega neka crna jama može postići i brzinu kojom ona može upijati tvar: na toj su granici u ravnoteži privlačeća gravitacijska sila crne jame i tlak usmjeren dalje od nje, izazvan toplinog zbijene tvari koja upada prema crnoj jami. Kada su proračuni pokazali da je luminozitet LID-568 puno veći no što je to teorijski moguće, istraživači su znali da u svojim podacima imaju nešto izuzetno.

"Ta se crna jama neumjereno gosti", kaže astronomkinja Julia Scharwächter, također iz Međunarodne zvjezdarnice Gemini i NOIRLab-a Nacionalne zaklade za znanost, koautorica znanstvenog rada o ovom istraživanju. "Ovaj ekstremni slučaj nam pokazuje da je mehanizam brzog hranjenja, iznad Eddingtonove granice, jedno od mogućih tumačenja postojanja vrlo teških crnih jama u ranom svemiru."

Rezultati ovog istraživanja pružaju nove uvide u izrastanje supermasivnih crnih jama iz malih, sjemenskih crnih jama. Trenutno važeće teorije sugeriraju da su potonji objekti nastali smrću prvih zvijezda u svemiru (lagano sjemenje) ili neposrednim urušavanjem oblaka plina (teško sjemenje). Sve dosad su tim hipotezama manjkali promatrački dokazi. "Otkriće ove 'nadeddingtonske' crne jame ukazuje na to da se značajan udio rasta mase nekog takvog objekata u ranom svemiru mogao dogoditi u jednoj jedinoj epizodi brzog hranjenja, bez obzira je li ta crna jama nastala od laganog ili od teškog sjemenja", kaže Suh.

Otkriće LID-568 je pokazalo i to da neka crna jama može nadmašiti svoju Eddingtonovu granicu i sada astronomi po prvi put imaju priliku istražiti kako se takvo što može dogoditi. Moguće je da siloviti odljevi koji su viđeni oko LID-568 djeluju kao ventili kroz koje otječe višak energije oslobođene ekstremnom akrecijom. To bi moglo spriječiti pretjeranu destabilizaciju sustava. Kako bi dodatno istražili mehanizam koji je tu na djelu, ovi istraživači namjeravaju ponovo promotriti LID-568 putem Webba.

https://chandra.harvard.edu/photo/2024/lid568/

Preuzeto sa FB