James Webb je v zgodnjem vesolju zaznal objekt, ki bi lahko predstavljal doslej neopaženo vrsto kozmičnega telesa. Velik je približno kot naše Osončje, vendar oddaja toliko energije, da je običajna zvezda ne bi mogla proizvesti. Raziskovalci menijo, da se za zvezdi podobnim videzom skriva črna luknja z maso okoli 100.000 Sonc.

Umetniška upodobitev »zvezde s črno luknjo« v zgodnjem vesolju. (foto: Dnevne Novice / AI ilustracija)

Skrivnostna rdeča pika je skrivala nekaj povsem nepričakovanega

Ko so astronomi s teleskopom James Webb pogledali globoko v zgodnje vesolje, niso iskali nove vrste kozmičnega objekta. Preučevali so najbolj oddaljene galaksije in črne luknje, nato pa je njihovo pozornost pritegnila izjemno svetla rdeča pika.

Objekt so poimenovali MoM-BH*-1. Vidimo ga takšnega, kakršen je bil približno 660 milijonov let po velikem poku, njegova svetloba pa je do nas potovala več kot 13 milijard let.

MoM-BH*-1 je kandidat za nov tip kozmičnega objekta: črno luknjo z maso okoli 100.000 Sonc, obdano z gosto ovojnico vodika, zaradi katere celoten sistem navzven spominja na velikansko zvezdo.

Kot pojasnjuje MIT, je objekt približno velik kot naše Osončje, vendar oddaja okoli 100 milijardkrat več energije, kot jo lahko proizvede katerakoli znana zvezda. Če bi bil MoM-BH*-1 običajna zvezda, takšnega energijskega izseva po znanih fizikalnih modelih preprosto ne bi mogla ustvariti.

Astronomi zato preverjajo precej nenavadno razlago: morda gledamo nekaj, kar je navzven podobno zvezdi, v notranjosti pa ga poganja črna luknja.

Kaj sploh je »zvezda s črno luknjo«?

Ime lahko nekoliko zavede. Raziskovalci ne trdijo, da se je običajna zvezda preprosto združila s črno luknjo.

Najverjetnejši model je precej drugačen. V središču MoM-BH*-1 naj bi bila črna luknja z maso približno 100.000 Sonc, okoli nje pa izjemno gosta ovojnica vodikovega plina, velika približno toliko kot Osončje.

Navzven zato objekt spominja na ogromno zvezdo. Razlika se skriva v njegovem »motorju«. Običajne zvezde energijo proizvajajo z jedrsko fuzijo v jedru, MoM-BH*-1 pa naj bi poganjala črna luknja, ki vase vleče okoliški material.

Raziskovalci so za takšen objekt uporabili izraz »black hole star« oziroma »zvezda s črno luknjo«. Če bodo nadaljnja opazovanja takšno razlago potrdila, bi lahko šlo za vrsto objekta, ki je astronomi doslej še niso neposredno opazovali.

Webb je objekt ujel v otroštvu vesolja

MoM-BH*-1 vidimo iz časa približno 660 milijonov let po velikem poku. Takrat je bilo vesolje še v obdobju kozmične zore, ko so nastajale prve generacije galaksij in črnih lukenj.

Astronome zato poleg samega objekta zanimajo tudi razmere, v katerih je lahko nastal. Vesolje je bilo tedaj bistveno mlajše, velike črne luknje pa so morale maso pridobivati presenetljivo hitro.

Raziskava, objavljena v reviji Nature, opisuje MoM-BH*-1 kot črno luknjo, skrito v izjemno gostem in turbulentnem plinu. Opazovanja kažejo, da ima ta plin pomembno vlogo pri nenavadnem videzu objekta.

Če je razlaga pravilna, bi lahko podobni sistemi zapolnili del vrzeli v zgodbi o nastanku prvih velikih črnih lukenj.

Kaj so skrivnostne »male rdeče pike« Jamesa Webba?

Od začetka Webbovih opazovanj globokega vesolja astronomi na posnetkih vedno znova opažajo majhne, kompaktne in nenavadno rdeče objekte. Poimenovali so jih preprosto little red dots – male rdeče pike.

V zgodnjem vesolju jih je presenetljivo veliko, v poznejših obdobjih pa postanejo precej redkejše. Kaj natanko so, je postalo eno od velikih vprašanj, ki so se pojavila z Webbovimi globokimi opazovanji.

MoM-BH*-1 bi lahko ponudil del odgovora.

Raziskovalci preučujejo možnost, da so vsaj nekatere male rdeče pike podobni sistemi – črne luknje, skrite znotraj izjemno gostih plinastih ovojnic. MoM-BH*-1 izstopa predvsem zaradi svoje svetlosti.

Po poročanju ABC Science bi novo odkritje lahko pomagalo pojasniti populacijo skrivnostnih rdečih objektov, ki jih je Webb razkril v zgodnjem vesolju.

Kako lahko črna luknja sveti tako močno?

Črna luknja sama po sebi ne oddaja svetlobe na način, kot jo zaznava teleskop. Ogromno količino energije sprošča material v njeni neposredni okolici.

Ko plin pada proti črni luknji, se segreje do ekstremnih temperatur in lahko oddaja ogromne količine sevanja. Pri MoM-BH*-1 naj bi bila črna luknja obdana s tako gosto plastjo vodika, da celoten sistem navzven spominja na eno samo orjaško zvezdo.

Astronomi so spreminjali maso črne luknje in druge lastnosti računalniških modelov ter rezultate primerjali s svetlobo, ki jo je dejansko izmeril Webb. Najboljše ujemanje so dobili pri scenariju s črno luknjo približno 100.000-kratne mase Sonca, obdano z gosto, zvezdi podobno plinasto ovojnico.

Objekt tako ni videti kot klasična galaksija z aktivno črno luknjo v središču, njegovega izjemnega energijskega izseva pa ni mogoče pojasniti z običajno zvezdo. Prav ta razkorak med videzom in količino energije je astronome pripeljal do modela »zvezde s črno luknjo«.

Kako so supermasivne črne luknje zrasle tako hitro?

Astronomi že dolgo poskušajo odgovoriti na eno največjih vprašanj zgodnjega vesolja: kako so lahko ogromne črne luknje obstajale tako kmalu po velikem poku?

Če črna luknja nastane iz masivne zvezde, potrebuje čas, da z zbiranjem materiala doseže milijone ali milijarde Sončevih mas. Opazovanja pa kažejo, da so zelo velike črne luknje obstajale presenetljivo zgodaj.

Objekti, podobni MoM-BH*-1, bi lahko pokazali drugačno pot. Če so mlade črne luknje rasle znotraj ogromnih in gostih plinskih struktur, so imele na voljo velike količine materiala. Takšen proces bi lahko pomagal razložiti, kako so nastala semena poznejših supermasivnih črnih lukenj.

Webb je v zadnjih dneh postregel še z enim odkritjem, povezanim s povsem drugačnim okoljem črne luknje. Opazovanja so pokazala, da lahko voda in prah preživita presenetljivo blizu supermasivne črne luknje v središču naše galaksije.

Novo odkritje MoM-BH*-1 sega več kot 13 milijard let v preteklost. Obe opazovanji pa kažeta, kako Webb astronomom odpira območja okoli črnih lukenj, ki jih je bilo prej precej težje raziskovati.

Je to res nova vrsta kozmičnega objekta?

Za zdaj je potrebna previdnost. Izraz »black hole star« je privlačen, vendar eno odkritje še ne pomeni, da so astronomi dokončno potrdili novo kategorijo vesoljskih teles.

Scenarij s črno luknjo znotraj goste plinaste ovojnice se zelo dobro ujema z opazovanji MoM-BH*-1, ni pa zadnja beseda. Astronomi bodo potrebovali dodatna opazovanja in predvsem več podobnih objektov.

Če bodo pri drugih rdečih pikah izmerili primerljive značilnosti, bo dokaz za širšo populacijo takšnih teles precej močnejši.

Za zdaj MoM-BH*-1 ostaja kandidat za novo vrsto kozmičnega objekta. Če bodo prihodnja Webbova opazovanja razkrila še druge podobne primere, bi lahko »zvezde s črno luknjo« pomagale odgovoriti na eno največjih ugank zgodnjega vesolja: kako so črne luknje v tako kratkem času zrasle do velikanskih razsežnosti.