Од свог лансирања крајем 2021. године, Јамес Вебб свемирски телескоп (ЈВСТ) је убацио неке од најранијих епоха космичких времена. Његова запажања имају истегнуте временске рокове космолога када су се галаксије прво почеле формирати. А сада су неки од најудаљенијих запажања телескопа још увек открили изворе плаве ултраљубичасте светлости из епохе када звезде још увек нису постојале.
Запажања наводе девет нових извора светлости, са шест у Редсифт-у 17 и три у Редсифт-у, када је универзум имао само 200 милиона до 100 милиона година. „То је најдубље фактором неколико у поређењу са било којим другим подацима добијеним ЈВСТ у целој мисији“, каже Пабло Перез-Гонзалез, астрофизичар у Центру за астробиологију у Мадриду. Он је главни аутор предшколског папира који је пријавио налазе које је прихваћено за објављивање у Астрофизички часопис.
„Ако верујемо да су уистину на оним црвеним бродама, свемир је био много, много активнији његових првих 200 милиона година“ него што су астрономи помислили, каже Перез-Гонзалез.
О подржавању научног новинарства
Ако уживате у овом чланку, размислите о подршци нашем награђиваном новинарству Претплата. Куповином претплате помажете да се осигура будућност утицајних прича о открићима и идејама које данас у облику света у облику света.
Ако су тачни, нововиђени објекти не чине само временски оквир формације галаксије натраг на много ранијем периоду; Они седе у директном сукобу са најбољим космолошким моделима астрономера када су се звезде почеле формирати током космичке зоре. Из тог разлога, друга група астронома је изнела хипотезу да би имала смисла за ове загонетне налазе. Они су предложили да су „исордиалне“ црне рупе створене одмах након што је велики прасак можда осветлио универзум пре првих звезда. Њихов почетни папир је прихваћен за објављивање у часопису Астрономија и астрофизика.
„Ако звезде не могу објаснити извор светлости и бројеве које видимо, нешто друго би требало да производи светло“, каже Андреа Феррара, астрофизичар у супериорној нормалној школи (СНС) у ПИСА, Италији и коаутору првог папира. „Ово може бити само приморска црна рупа.“
Другим речима, могуће је да су први предмети који се купали рани универзум у светлу нису звијезда, већ гладни црне рупе које су провалиле само неколико секунди након самог великог праска.
Проблем са раним галаксијама
Што даље пропадамо на нашим космичким хоризонтима, даље у времену које видимо. И зато што је сам универзум проширио, светлост која путује из изузетно удаљених извора испруже своју таласну дужину све до инфрацрвеног дела електромагнетног спектра. Овај феномен је оно што астрофизици се односе на Редсифт. Што је виши црвени комад удаљеног објекта, дакле, даљње на време које тражите.
Пре ЈВСТ-а, посматрали су највиши потврђени црвени исједјен астрономи астронома у Редсифт-у 9, када је универзум имао 600 милиона на 500 милиона година. Првих неколико година након лансирања, ЈВСТ је провео значајну количину свог времена који је потврдио раније идентификоване галаксије које је приметило светински телескоп ХУББЛЕ (ХСТ).
Варијабле као што су концентрација тамне материје – невидљиви гравитациони извор који надмашују видљиву материју у универзуму за шест до један и неопходни услови потребни за формирање звезда пружају космологе са ограничењима да би се утврдила груба временска линија за еволуцију галаксија у раном универзуму. Али након лета 2022. године, како је ЈВСТ почео да открива галактичке кандидате у ранијим епохима, астрономи су почели да схватају да нешто није имало сасвим смисла.
„ЈВСТ је превисок превише масивних галаксија прерано у свемиру“, каже астрофизичар Аллисон Киркпатрицк Универзитета у Кансасу, који је специјализован за Еволуцију галаксије и није био укључен у нове студије.
До данас је најстарије потврђене галаксије које је посматрао ЈВСТ у Редсифт-у 14, када је универзум имао само 300 милиона година. „Дакле, идеја је овде требало да пређе то, на Редсифт 15 и шире“, каже Перез-Гонзалез.
Извештај његовог тима од девет нових објеката на још вишим црвеним обријама требаће потврда. Да би утврдили да ли су предмети колико су изгледа да су астрономи морају да раскине своје светло у специфичне таласне дужине у процесу који се зове спектроскопија.
Цртање података које је прикупио ЈВСТ-ова у близини инфрацрвене камере (Нирцам) преко две анкете, Перез-Гонзалез и његов тим идентификовали су нове галаксије кандидата из базена више од 80.000. Након сликања подручја неба са различитим филтерима више од 100 сати, астрономи су могли да идентификују галаксије на различитим осветљеностима и одабрали су најперспективнији кандидати за даљње посматрање. Ливење широкој нето значи да је њихов узорак мање вероватно да ће бити пристрасан пре него што зумирају на најзанимљивијим удаљеним објектима.
Осумњиве галаксије Перез-Гонзалез и његов тим пронашли су сјај са јарко плавом светлом у ултраљубичастом распону спектра – тачно светлосни астрономи верују да ће се производити масивне прве звезде. Проблем са овим сценаријом је, међутим, да модели Еволуције галаксије имају изузетно тешка стварајући звезде у таквим раним фазама развоја Универсе. Сумњиво је да би овај временски оквир дозволио довољно времена да се гас охлади и окупи у облаке довољно велико да гравитално уруши у прву генерацију звезда.
„Галаксије се не могу брзо формирати јер је гас у раном универзуму веома врућ, спречава да се уруши у галаксије и звезде“, каже Киркпатрицк. „Уместо тога, тамна структура материје прво расте, а огромне гравитације Фуннелс гас до центра да узгаја прве звезде и галаксије. Ово је потребно време, више времена од 100 милиона година.“
Црне рупе од самог почетка
Да бисте изашли око овог проблема, Феррара и његови сарадници предлажу да су исконске црне рупе – изразито популација црних рупа које су можда појавиле у првих неколико секунди након великог праска – конзумирали су гас у раном универзуму. Ово храњење Френзи могао је да ослободи светло које сада откривамо са ЈВСТ-ом у периодима пре формирања првих звезда. Бизарно, црне рупе, не звезде, можда су биле први значајни извори светлости у раном универзуму.
Обично се формирају црне рупе када се масивне звезде сруше након што им понестане горива или када се велики облак гаса директно уруши на себе, заобилазећи звјездану фазу. Међутим, исконске црне рупе су различите. „Оно што предлажемо је да су првобитне црне рупе формиране мање од једне секунде до пет секунди након великог праска“, каже Феррара. „Они су у суштини били заувек, од почетка.“
У почетку би ове црне рупе започеле мале, „не веће од величине атома“, каже Киркпатрицк. Научници мисле да у првој другој универзуму како знамо да је убрзало да постоји, брз период ширења, познат као инфлација, узроковало је простор да повећа величине за 35 налоге величине, еквивалентно атому који се протеже до величине Сунчевог система. „Ово има пуно последица, укључујући стварање врло малих црних рупа“, каже Киркпатрицк. Иако покреће малене, након 100 милиона година, ове црне рупе можда су натечене на 10.000 пута масу сунце, Феррара и његов тим осумњиченог.
Када се гас приближава црном рупу, загрева се на спаљење температура, а ова прегрејана материја емитује светлост. Из даљине, то би могло изгледати слично атмосфери звезде. Из тог разлога, разлика између исконске објашњење црне рупе и звјезданог објашњења, заснована на тренутним подацима снимања, скоро је немогућа раздвојити. Али могу постојати и други трагови.
Један од начина да се разликовати ако су ови извори светлости приморске црне рупе или звезде за прву генерацију биле да погледају величине галаксија. Ако се појаве више показују, тада би првобитно објашњење црне рупе направило више смисла јер је масивна црна рупа још увек сићушна у поређењу са читавом галаксијом. Али ако се извори светлости дифузне и продуже, онда ће они можда вероватније бити звезде.
„Дакле, мерили смо величине, а неки од кандидата су у најбољем знању са подацима које имамо, показујемо, али не и све њих. Неки од њих су продужени. Дакле, можда је 30 процената у складу са оним што је могло изгледати првомоћна црна рупа“, каже Перез-Гонзалез.
Тренутно су подаци једва коначни. Будући да су приморске црне рупе хипотетски биле око самог почетка универзума, такође би требало да оставе трагове у космичкој микроталасној позадини (ЦМБ), снимак универзума јер је постојало 380.000 година након великог праска. „Наше слике ЦМБ мапа је и даље мало замућене како би видели фиксну структуру детаља да су могле да се уведе исконске црне рупе“, каже Феррара.
За сада је дефинитиван одговор на само домет. Могуће присуство исконске црне рупе може, међутим, смислити још један космолошка коноба: постојање супермасивних црних рупа у центрима галаксија у раним епохима. „Још нисмо доказали како се формира прва супермасивна семенка црно рупа, а то би могло бити један пут. То би помогло да се разреши неке од напетости са ЈВСТ-овим запажањима и космолошким моделима“, каже Киркпатрицк.
„Ова запажања су тешка, а ми гурамо ЈВСТ у његову границу“, каже Феррара. „Морамо бити опрезни, јер се можда ове галаксије могу испасти да буду контаминанти или галаксије ниже црвене боје или нешто друго.“ Али да ли су ови тајанствени црне светионе пресхоне прве звезде питање које можемо ускоро да одговоримо.
