V času, ko je bilo vesolje staro komaj 900 milijonov let, sta po novih opazovanjih teleskopov James Webb in Gemini morda že delovali dve izjemno veliki črni luknji. Njuna skupna ocenjena masa bi dosegla 1,9 milijarde Sončevih mas. Astronomi so našli dva skoraj prekrivajoča se kvazarja, toda ključno vprašanje ostaja: opazujejo dve telesi ali dve sliki istega izvora?
Možen par supermasivnih črnih lukenj v zgodnjem vesolju. (slika: Dnevne Novice / AI-ilustracija)
Dva svetla vira v mladem vesolju
Zgodba se začne z objektom J1602+4228, ki ga astronomi poznajo že od leta 2004. Dolgo so v njem videli en sam kvazar, izjemno svetlo jedro oddaljene galaksije. Natančnejša opazovanja pa so ob znanem viru razkrila šibkejšega soseda. Sistem zdaj nosi oznako J1602+4228AB in havajsko ime Nāpōwawāʻenakaulua. Če sta svetli točki res dva ločena kvazarja, gre za doslej najtesnejši znani takšen par iz obdobja zgodnjega vesolja. O odkritju je 10. novembra 2026 poročal NSF NOIRLab, raziskovalna ustanova, povezana z observatorijem Gemini.
Teleskopi ne vidijo črne luknje same. Zaznajo predvsem svetlobo plina, ki se med padanjem proti njej silovito segreva. V aktivni fazi lahko takšno območje zasenči velik del zvezd v gostiteljski galaksiji; temu pojavu pravimo kvazar. Svetloba iz J1602+4228AB je do Zemlje potovala več kot 12 milijard let. Prav zato je dragocena: ne pripoveduje o današnjem stanju objektov, temveč o razmerah v času, ko so se galaksije šele razvijale v velike sisteme.
Webb je opazil soseda, Gemini ga je razločil
Drugi vir je izstopil pri pregledu podatkov raziskovalnega programa Aether, s katerim vesoljski teleskop James Webb proučuje približno 200 zelo oddaljenih kvazarjev. Skupina pod vodstvom Silvie Onorato in Emanuela Paola Farine je nato potrebovala še neodvisne meritve. Na nebu namreč točki ločuje le 0,98 ločne sekunde, šibkejšo pa skoraj povsem preglasi močnejša. Za predstavo: celoten par je na nebu videti kot drobcena svetlobna lisa, ne kot dve jasno razmaknjeni zvezdi.
Na pomoč je priskočil Gemini North na havajski gori Maunakea. Njegov infrardeči spektrograf GNIRS je raziskovalcem omogočil, da so vira ob izjemno mirnem ozračju razločili tudi z Zemlje; dodatne meritve z instrumentom GMOS so razkrile podrobnosti njune svetlobe. Ključna opazovanja so opravili v začetku maja 2025, ko je vreme nad observatorijem omogočilo izredno ostre posnetke in spektre. Spektroskopija svetlobo razdeli po valovnih dolžinah, iz oblik nastalih črt pa astronomi sklepajo o sestavi in gibanju plina. Za ta primer je bilo posebej pomembno, da so lahko primerjali značilnosti obeh virov, ne le njune svetlosti.
Če sta na enaki kozmični razdalji, njuna navidezna bližina pomeni približno 18.100 svetlobnih let razmika, gledano pravokotno na smer opazovanja. To ni neposredna meritev njune celotne medsebojne razdalje, saj ne poznamo natančno položaja enega glede na drugega vzdolž našega pogleda.
Ogromni masi in premalo časa
Največ pozornosti sta pritegnili oceni mas. Za svetlejše jedro znaša približno 1,5 milijarde Sončevih mas, za šibkejše okoli 400 milijonov. Takšnih velikanov ni mogoče postaviti na tehtnico: raziskovalci vrednosti izračunajo iz spektralnih črt in hitrosti plina okoli aktivnih jeder. Metoda je uveljavljena, a rezultati niso povsem brez negotovosti. Meritve in njihova razlaga so objavljene v recenzirani reviji The Astrophysical Journal Letters.
V prvih galaksijah so črne luknje lahko rasle z zajemanjem plina in združevanjem z drugimi črnimi luknjami. Težava je hitrost. Tudi če ima nastajajoča črna luknja na voljo obilico snovi, njena rast ni neomejena. Znanstveniki zato preučujejo, ali so nekatere nastale iz posebno masivnih začetnih jeder ali pa so dolgo časa rasle v nenavadno ugodnih razmerah. Nova raziskava ne dokazuje nobenega od teh scenarijev, postavlja pa zahtevnejše vprašanje: kako bi se lahko dva tako velika objekta razvijala v istem bližnjem območju? Drugačen pogled na nastanek zgodnjih masivnih objektov smo na DN predstavili že v članku o zvezdi s črno luknjo.
Zgovoren je tudi podatek o aktivnosti obeh jeder. Njuna svetloba kaže na intenzivno zajemanje snovi, zato ne opazujemo zgolj dveh težkih objektov, ampak dva živahna procesa rasti. Takšno sočasno dogajanje bi lahko bilo povezano s srečevanjem ali združevanjem galaksij, ki plin usmerjata proti njunima središčema.
En par ali igra gravitacije?
Obstaja pa druga razlaga opazovanj. Masivna galaksija med nami in oddaljenim kvazarjem lahko ukrivi njegovo svetlobo ter ustvari dve navidezni podobi istega objekta. Pojav imenujemo gravitacijsko lečenje. Zato dve svetli točki še nista zadosten dokaz za dve črni luknji, ne glede na kakovost posnetkov. Raziskovalci so morali preveriti, ali spektra kažeta značilnosti, ki bi jih pričakovali pri eni svetlobi, razdeljeni na dve poti, ali pri dveh različnih virih.
V njunih spektrih so ugotovili razlike, tudi v lastnostih črt ioniziranega kisika, ki govorijo v prid dvema ločenima kvazarjema. Razlaga s fizičnim parom je zato po presoji avtorjev verjetnejša, a za dokončno izključitev lečenja potrebujejo še ustrezen model. Znanstvena previdnost je tukaj bistvena: če bi se izkazalo, da vidimo en objekt dvakrat, bi se spremenila tudi razlaga dveh ocenjenih mas. Hkrati bi bil sistem izjemno zanimiv primer učinkovanja gravitacije na svetlobo iz daljnega vesolja.
Namig o nastanku prvih velikih galaksij
V primeru pravega para bi astronomi dobili redek vpogled v gosto okolje zgodnjega vesolja. V takšnih območjih so se galaksije lažje srečevale, njihova gravitacija pa je lahko premeščala velike količine plina. V primerjavi z napovedmi, izpeljanimi iz opazovanj bolj oddaljenih parov, ta najdba nakazuje izrazito večjo povezanost kvazarjev na majhnih razdaljah: izračun pokaže odstopanje za dva do tri velikostne rede. To je približno stokrat do tisočkrat več od preproste napovedi, ne pa dokaz, da je takšnih dvojic v vesolju dejansko toliko več. Za zanesljivejšo sliko astronomi potrebujejo več primerov.
O pomembnosti odkritja poroča tudi italijanski nacionalni inštitut za astrofiziko INAF, katerega raziskovalci so sodelovali pri študiji. Naslednji korak ne bo le podrobnejši pogled na obe svetli točki. Astronomi bodo skušali preveriti tudi njuno širšo okolico in poiskati sledi drugih galaksij, ki bi pojasnile, od kod je prihajala snov za njuno hitro rast. Prav tu je največja vrednost odkritja. Odgovor na uganko o prehitri rasti črnih lukenj se morda ne skriva samo v njiju, temveč tudi v galaksijah, ki so jima dovajale snov.