Astronomët gjejnë dëshminë e parë të farave të rënda të vrimave të zeza në universin e hershëm

Astronomët mund të kenë zbuluar provat e para të “farave” të rënda të vrimave të zeza në universin e hershëm.

Këto të ashtuquajtura fara mund të ndihmojnë për të shpjeguar se si disa vrima të zeza supermasive me masa ekuivalente me miliona, apo edhe miliarda, herë sa ajo e diellit, mund të ishin rritur mjaft shpejt për të ekzistuar më pak se 1 miliard vjet pas Big Bengut .

Potencialisht, farat e rënda të vrimave të zeza janë vrima të zeza me masë rreth 40 milionë sa ajo e diellit tonë . Ata besohet se formohen nga kolapsi i drejtpërdrejtë i një reje masive gazi, ndryshe nga vrima juaj e zezë tipike që lind kur një yll masiv arrin fundin e jetës së tij dhe shembet nën gravitetin e tij. Galaktikat e teorizuara për të pritur fara të tilla të rënda të vrimave të zeza quhen galaktika të vrimave të zeza të mëdha (OBG).

Këto galaktika ka të ngjarë të jenë shumë të largëta, të parë me teleskopin tonë siç ishin kur universi ynë 13.8 miliardë vjeçar ishte diku rreth 400 milionë vjet i vjetër. Dhe tani, shkencëtarët mund të kenë identifikuar më në fund një nga këto OBG.

Ekipi, i udhëhequr nga studiuesi i Qendrës për Astrofizikë të Harvardit dhe Smithsonian, Akos Bogdán, zbuloi fillimisht një objekt me një masë karakteristike të vrimave të zeza ndërsa hetonte një kuazar duke përdorur teleskopin hapësinor James Webb (JWST) dhe Observatorin me rreze X Chandra të NASA-s . Të mundësuar nga vrimat e zeza supermasive, kuazarët janë zemra jashtëzakonisht të ndritshme dhe aktive të galaktikave. Ato mund të jenë aq të ndritshme, në fakt, saqë shkëlqejnë dritën e kombinuar të çdo ylli të vetëm në galaktikën që i pret.

Ai i studiuar nga Bogdán dhe studiuesit e tjerë jeton në një galaktikë të quajtur UHZ1.

Dhe, siç doli, të dhënat nga JWST dhe Chandra në lidhje me UHZ1 ishin në përputhje me atë që do të pritej nga një OBG. Ekipi gjeti emetime të rrezeve X duke prekur Chandra, dhe këto emetime treguan një vrimë të zezë ushqyese ose “akretuese” të lidhur me kuazarin, i cili ishte veçanërisht bindës në identifikimin e galaktikës përreth si një OBG.

Studiuesit krahasuan gjithashtu vëzhgimet e tyre me simulimet e rritjes së shpejtë të farave të rënda të vrimave të zeza, duke gjetur se kishte një përputhje të mirë midis të dyjave. Përshtatja më e mirë që ata gjetën gjatë këtij krahasimi ishte me një farë me masë 10,000 diellore që rritej gjatë disa qindra milionë viteve.

“Bazuar në marrëveshjen e shkëlqyeshme midis vetive të vëzhguara me shumë gjatësi vale të UHZ1 me parashikimet teorike të modelit të modelit, ne sugjerojmë që UHZ1 është kandidati i parë i zbuluar OBG, subjekt i konfirmimit spektroskopik të zhvendosjes së tij të kuqe,” shkruajnë autorët në një punim që shpjegon zbulimin. . “Prandaj, si kandidati i parë i OBG, UHZ1 ofron prova bindëse për formimin e farave të rënda fillestare nga kolapsi i drejtpërdrejtë në universin e hershëm.”

Madhësia e jashtëzakonshme e vrimave të zeza supermasive nuk i shqetëson shumë shkencëtarët. Kjo për shkak se këta titanët kozmikë kanë pasur miliarda vjet për t’u rritur duke u ushqyer me gaz dhe pluhur përreth, si dhe duke u bashkuar me vrima të tjera të zeza. Ai në zemër të Rrugës së Qumështit, Shigjetari A* (Sgr A*), për shembull kishte kohë të mjaftueshme për t’u rritur në rreth 4.5 milionë herë masën e diellit. Vrima e zezë në zemër të një galaktike të quajtur M87 arriti të bëhej edhe më e madhe, me rreth 5 miliard herë masën e yllit tonë. 

Por për shkak se këta mekanizma të rritjes vlerësohet se ndodhin gjatë miliarda viteve, zbulimi i vrimave të zeza të ngjashme supermasive që ekzistonin midis vetëm 500 milion vjetësh deri në një miliardë vjet pas Big Bengut është sfidues. Këto metoda të grumbullimit masiv nuk do të kishin pasur kohën e nevojshme për të rezultuar në vrima të zeza kaq gjigante. Megjithatë, kjo është pikërisht ajo që kanë gjetur astronomët që studiojnë universin e hershëm me JWST dhe instrumente të tjera.

“Është si të shohësh një familje që ecën në rrugë, dhe ata kanë dy adoleshentë gjashtë këmbë, por kanë me vete edhe një foshnjë të gjatë gjashtë këmbë. Ky është pak problem; si u bë i vogli kaq i gjatë?” John Reagan, një studiues në Universitetin Maynooth, i cili nuk ishte i përfshirë në këtë hulumtim, tha për Space.com. “Dhe është e njëjta gjë për vrimat e zeza supermasive në univers. Si u bënë kaq masive kaq shpejt?”

Epo, një teori është se këto vrima të zeza patën një fillim në proceset e tyre të grumbullimit masiv duke u rritur nga “fara” më e vogël e vrimave të zeza.

Ekzistojnë dy linja mendimi mbizotëruese në këtë drejtim. Nga njëra anë, ekspertët sugjerojnë se vrimat e zeza supermasive mund të ishin rritur nga farat e vrimave të zeza të lehta me masa rreth 10 deri në 100 herë më të mëdha se dielli. Ato fara të lehta teorikisht do të lindnin nëpërmjet mekanizmit standard të krijimit të vrimave të zeza në masë yjore, domethënë vdekjes dhe kolapsit të gjeneratës së parë të yjeve të universit.  

Nga ana tjetër, vrimat e zeza të hershme supermasive mund të ishin rritur nga vrimat e zeza me fara të rënda me masa të mëdha rreth 100,000 herë më shumë se masa e diellit. Këto do të ishin formuar drejtpërdrejt nga kolapsi i reve masive të materies, duke anashkaluar plotësisht “fazën e yjeve” të vrimave të tjera të zeza. Astronomët i referohen vrimave të tilla të zeza si vrimat e zeza me kolaps të drejtpërdrejtë (DCBHs).

Këto DCBH më pas mund të rriten së bashku me bashkimet galaktike, të cilat ishin të zakonshme në universin e hershëm, që do të sillnin gjithashtu furnizime me gaz dhe pluhur për këto zbrazëtira. Pastaj përfundimisht, vrima të tjera të zeza mund të jenë përplasur dhe bashkuar me ato. 

Regan e krahason këtë me vogëlushin gjashtë këmbë të gjatë që ka lindur me një gjatësi prej tre këmbësh. Është ende pak konfuze (dhe ndoshta pak shqetësuese), por shpjegon më mirë sesi vogëlushi arriti madhësinë e një të rrituri kaq shpejt, të paktën më lehtë sesa nëse fëmija fillon me gjatësinë e një foshnjeje mesatare. 

Farat e tjera më të vogla të vrimave të zeza nuk pritet të krijojnë OBG, kështu që identifikimi i UHZ1 si një galaktikë e tillë mbështet ekzistencën e farave të rënda të vrimave të zeza dhe i jep besueshmëri rolit të tyre në rritjen e hershme të vrimave të zeza supermasive.

Vetë autorët, megjithatë, theksojnë kufizimet e kërkimit të tyre dhe kërkojnë kujdes me ekstrapolimin se rritja e vrimës së zezë brenda UHZ1 arriti statusin supermasiv. Ata gjithashtu shprehin ndjeshmërinë se mundësia e një rritjeje të tillë do të varet shumë nga mjedisi në të cilin gjendet një farë e mundshme, me sasi të bollshme gazi dhe pluhuri të nevojshme për të mbështetur rritjen e saj. 

Ka ende shumë më tepër hetime që duhet të bëhen përpara se të konfirmohet një popullatë e vrimave të zeza me fara të rënda dhe të mund të vendoset lidhja e tyre me vrimat e zeza supermasive në universin e foshnjave, por këto gjetje të paktën përfaqësojnë një hap në drejtimin e duhur. .

“Ndërsa JWST zbulon më shumë vrima të zeza të grumbulluara [të largëta dhe të hershme] në ciklet e ardhshme, ne planifikojmë të analizojmë ato burime, të hetojmë homologët e mundshëm të rrezeve X me Chandra dhe të zhvillojmë një kuptim më të thellë të OBG-ve dhe fizikës së farës së rëndë,” përfundoi ekipi. .

“Ky zbulim ofron akoma më shumë prova për skenarin e farës së rëndë,” tha Regan për Space.com. “Marrë së bashku me masat e tjera të vrimave të zeza JWST që janë vëzhguar, unë do të thosha se pesha e provave tani po drejton fuqishëm drejt një skenari të farës së rëndë për rritjen supermasive të vrimave të zeza.”