U samom srcu gotovo svake galaksije u kozmosu leži golemo čudovište: crna rupa, čija je masa milijunima, pa čak i milijardama puta veća od mase našeg Sunca. Tajanstveno porijeklo i vrijeme nastanka ovih ogromnih objekata još uvijek su neriješene zagonetke u svijetu astrofizike.
Nedavni članak objavljen u časopisu Nature Astronomy donio je izvještaje o fascinantnom otkriću drevne supermasivne crne rupe, koja je postojala vrlo rano u povijesti svemira. Iako su neki entuzijasti brzo zaključili da ova otkrića opovrgavaju teoriju Velikog praska, takav stav je preuranjen i ne temelji se na čvrstim dokazima. Međutim, neosporno je da postojanje supermasivnih crnih rupa iz daleke prošlosti svemira potiče astronome na preispitivanje i reviziju nekih postojećih teorija i pretpostavki u astrofizici.
Supermasivne crne rupe
Supermasivne crne rupe predstavljaju jednu od najvećih zagonetki u svemirskim istraživanjima. Dok obične crne rupe, poznate kao crne rupe zvjezdane mase, nastaju kada masivna zvijezda potroši svoje gorivo i kolabira pod utjecajem vlastite gravitacije, supermasivne crne rupe su znatno veće i mnogo kompleksnije po svojoj prirodi.
Crne rupe zvjezdane mase obično imaju masu između 5 i 100 puta veću od mase Sunca. Za razliku od njih, supermasivne crne rupe, koje se nalaze u središtima galaksija, dosežu mnogo veće mase. Primjerice, crna rupa u središtu naše galaksije, Mliječnog puta, poznata kao Sagittarius A* (Sgr A*), ima masu oko 4,3 milijuna puta veću od mase Sunca. No, čak i ta masa blijedi u usporedbi s najmasivnijom poznatom crnom rupom, TON 618, smještenom u središtu kvazara, čija se masa procjenjuje na nevjerojatnih 66 milijardi solarnih masa.
Pitanje kako su nastale ove kolosalne supermasivne crne rupe ostaje otvoreno i predmet je intenzivnog znanstvenog istraživanja. Jedna od teorija sugerira da su se supermasivne crne rupe formirale spajanjem manjih crnih rupa zvjezdane mase. Međutim, teško je objasniti kako je u relativno kratkom vremenskom periodu od 13,8 milijardi godina, koliko traje postojanje svemira, došlo do dovoljnog broja spajanja da bi se formirale supermasivne crne rupe koje danas promatramo. Posebno je izazovno razumjeti formiranje takvih divovskih crnih rupa u ranoj fazi svemira, što dodatno produbljuje misterij njihova postanka.
JWST vaga
Svemirski teleskop James Webb (JWST) otvorio je nova vrata u razumijevanju svemira, omogućavajući astronomima da promatraju drevne galaksije koje su postojale samo nekoliko stotina milijuna godina nakon Velikog praska. U jednom istaknutom istraživanju, znanstvenici su kombinirali promatranja JWST-a s podacima prikupljenim od Chandra X-ray Observatorija kako bi identificirali udaljenu galaksiju koja je sadržavala supermasivnu crnu rupu. Crne rupe emitiraju karakteristične X-zrake dok apsorbiraju materiju iz svoje okoline, što se događa zbog zagrijavanja te materije dok pada prema unutrašnjosti crne rupe.
Astronomi su bili iznenađeni kada su otkrili da masa supermasivne crne rupe u središtu te drevne galaksije otprilike odgovara ukupnoj masi zvijezda u toj galaksiji. Ovo je značajno drugačije u odnosu na situaciju s Mliječnim putem, gdje supermasivna crna rupa Sagittarius A* čini samo oko 0,1 posto mase cijele galaksije.
Ovaj nalaz upućuje na to da takve drevne supermasivne crne rupe nisu mogle nastati procesom spajanja crnih rupa zvjezdane mase, što je dosad bila jedna od vodećih teorija. Umjesto toga, postojanje tako masivne crne rupe u tako ranoj fazi svemira implicira postojanje nekog drugog, dosad nepoznatog mehanizma njihovog nastanka. Tajna kako su se takve divovske crne rupe formirale relativno brzo nakon nastanka svemira predstavlja značajan izazov i potencijalno novi pravac u astrofizičkim istraživanjima.
Plinovite crne rupe
Sofisticirane simulacije pokazale su da bi u ranoj povijesti svemira moguće bilo da se ogromni oblaci plina direktno uruše u izuzetno masivne crne rupe, čija bi masa bila oko 100,000 puta veća od mase Sunca. Postoji teorija da su se ove vrlo masivne crne rupe s vremenom transformirale u supermasivne crne rupe putem kombinacije procesa spajanja i akrecije, odnosno upijanja plina iz svoje okoline.
Primjer drevne galaksije koja već sadrži supermasivnu crnu rupu, otkriven uz pomoć JWST-a, ukazuje na mogućnost postojanja i drugih sličnih primjera. S obzirom na to da je JWST započeo s radom tek ljeti 2022. godine, očekuje se da će se otkriti još mnogo takvih galaksija. Ovi podaci, poput onih objavljenih u nedavnom članku, od ključne su važnosti jer će znanstvenicima pružiti bolje razumijevanje događaja koji su oblikovali rane faze svemira.
Ovo novo saznanje o mogućnosti izravnog urušavanja plinskih oblaka u masivne crne rupe moglo bi značajno pridonijeti našem razumijevanju procesa formiranja supermasivnih crnih rupa, kao i općenito evoluciji ranih galaksija u svemiru.
