Astronomowie odkryli masywną czarną dziurę pochodzącą z wczesnego Wszechświata, która może być jedną z pierwszych struktur powstałych po Wielkim Wybuchu, a nie w wyniku zapadnięcia się olbrzymiej gwiazdy. Odkrycie podważa konwencjonalne teorie powstawania czarnych dziur i sugeruje istnienie pierwotnych czarnych dziur, hipotetycznego typu zaproponowanego kilkadziesiąt lat temu.
Anomalia we wczesnej galaktyce Abell 2744-QSO1
Czarną dziurę zidentyfikowano w galaktyce Abell 2744-QSO1, obserwowanej 13 miliardów lat temu przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST). Tym, co czyni tę czarną dziurę niezwykłą, jest jej rozmiar – około 50 milionów razy większy od masy naszego Słońca – w połączeniu z niemal całkowitym brakiem gwiazd w jej galaktyce macierzystej. Modele standardowe przewidują, że galaktyki i czarne dziury powstają razem lub że czarne dziury powstają w wyniku śmierci masywnych gwiazd. Ta galaktyka łamie ten wzór.
Pierwotne czarne dziury: teoretyczne odrodzenie
Zespół odpowiedzialny za to odkrycie przeprowadził symulacje pokazujące, że ta czarna dziura mogła powstać jako pierwotna czarna dziura zaproponowana po raz pierwszy przez Stephena Hawkinga i Bernarda Carra w 1974 roku. Obiekty te nie powstałyby z gwiazd, lecz połączyły się w wyniku wahań gęstości w młodym Wszechświecie. Kluczowa różnica polega na tym, że uważa się, że pierwotne czarne dziury powstają bezpośrednio w wyniku nierównomiernego rozkładu materii bezpośrednio po Wielkim Wybuchu, a nie w wyniku zapadnięcia się gwiazd.
Symulacja potwierdza pierwotne pochodzenie
Wstępne obliczenia pokrywały się z obserwacjami, ale brakowało w nich szczegółów. W późniejszych, dokładniejszych symulacjach uwzględniono przepływy gazu, powstawanie gwiazd i interakcje między pierwotnymi czarnymi dziurami. Wyniki ściśle odpowiadały obserwowanej masie czarnej dziury, obecności cięższych pierwiastków i innym cechom Abell 2744-QSO1. Sugeruje to, że pierwotne czarne dziury mogą być realnym wyjaśnieniem tej wczesnej kosmicznej struktury.
Pozostałe pytania i wątpliwości
Jednak niektóre aspekty pozostają niejasne. Standardowe modele pierwotnych czarnych dziur często wytwarzają czarne dziury o masie około 1 miliona mas Słońca; QSO1 jest pięć razy większe. Kolejnym problemem jest brak pobliskich źródeł wysokoenergetycznego promieniowania niezbędnego do wywołania powstawania pierwotnych czarnych dziur. Pomimo tych problemów naukowcy uważają, że te czarne dziury mogą szybko połączyć się i stać się niezwykle masywne.
„Dzięki tym nowym obserwacjom, których konwencjonalne [teorie powstawania czarnych dziur] nie są w stanie odtworzyć, możliwość istnienia masywnych pierwotnych czarnych dziur we wczesnym Wszechświecie staje się bardziej prawdopodobna” – mówi Boyuan Liu z Uniwersytetu w Cambridge.
Odkrycie to nie dowodzi istnienia pierwotnych czarnych dziur, ale dostarcza przekonujących dowodów na to, że istnieje ich poważna możliwość. Konieczne są dalsze badania, aby potwierdzić, czy ta czarna dziura jest prawdziwym echem Wielkiego Wybuchu, czy też rzadką anomalią w ustalonej strukturze astrofizycznej.
