Istraživanje koje predvodi tim sa Sveučilišta Johns Hopkins donosi revolucionarne spoznaje o formiranju galaksija, sugerirajući da crne rupe nisu samo postojale na samom početku vremena, već su i imale ključnu ulogu u rađanju novih zvijezda i ubrzanju formacije galaksija. Ova analiza podataka teleskopa James Webb ukazuje na to da crne rupe mogu biti znatno više povezane s oblikovanjem kosmosa nego što se prethodno vjerovalo, izazivajući time temeljito preispitivanje teorija o njihovoj ulozi.

Klasično shvaćanje je bilo da su crne rupe nastale nakon prvih zvijezda i galaksija. Međutim, novi nalazi sugeriraju da su crne rupe možda dramatično ubrzale rađanje novih zvijezda tijekom prvih 50 milijuna godina postojanja svemira, što je zanemarivo razdoblje u njegovoj 13,8 milijardi godina dugoj povijesti. "Ove monstruozne crne rupe koje postoje u središtu galaksija blizu Mliječne staze bile su prisutne već na početku svemira, služeći gotovo kao temeljni blokovi ili sjemenke za rane galaksije", objašnjava vodeći autor Joseph Silk, profesor na Odjelu za fiziku i astronomiju na Sveučilištu Johns Hopkins te na Institutu za astrofiziku, Sveučilište Sorbona u Parizu. "One su uistinu pojačale sve, poput ogromnih pojačala formiranja zvijezda, što predstavlja potpuni obrat u našem dosadašnjem razumijevanju mogućnosti formiranja galaksija."
Rezultati istraživanja objavljeni su u Astrophysical Journal Letters.

Galaksije iz vrlo rane faze svemira, promatrane kroz teleskop Webb, čine se mnogo svjetlijima nego što su znanstvenici predviđali, otkrivajući neobično visok broj mladih zvijezda i supermasivnih crnih rupa. Tradicionalna je mudrost govorila da su crne rupe nastale nakon kolapsa supermasivnih zvijezda, a galaksije nakon što su prve zvijezde osvijetlile tamni rani svemir. Međutim, analiza Silkovog tima sugerira da su crne rupe i galaksije koegzistirale i međusobno utjecale na svoje sudbine tijekom prvih 100 milijuna godina. Ako cijelu povijest svemira usporedimo s 12-mjesečnim kalendarom, te bi godine bile poput prvih dana siječnja.

Silk navodi: "Tvrdimo da su ispuštanja crnih rupa zgnječila oblake plina, pretvarajući ih u zvijezde i znatno ubrzavajući stopu formiranja zvijezda. Inače je vrlo teško razumjeti odakle dolaze ove sjajne galaksije, s obzirom na to da su tipično manje u ranoj fazi svemira. Zašto bi onda trebale tako brzo stvarati zvijezde?"

Crne rupe su područja u svemiru gdje je gravitacija toliko snažna da ništa ne može pobjeći iz njihova zagrljaja, čak ni svjetlost. Zbog ove sile generiraju moćna magnetska polja koja uzrokuju nasilne oluje, izbacujući turbulentni plazma i na kraju djelujući poput ogromnih akceleratora čestica, objašnjava Silk. Ovaj proces, kako kaže, vjerojatno je razlog zašto su detektori teleskopa Webb zabilježili više crnih rupa i sjajnih galaksija nego što su znanstvenici predviđali.

"Ne možemo baš vidjeti ove nasilne vjetrove ili mlazove daleko, daleko odavde, ali znamo da moraju biti prisutni jer vidimo mnogo crnih rupa rano u svemiru", objašnjava Silk. "Ovi ogromni vjetrovi koji dolaze iz crnih rupa drobe obližnje oblake plina i pretvaraju ih u zvijezde. To je nedostajuća karika koja objašnjava zašto su ove prve galaksije puno svjetlije nego što smo očekivali."

Silkov tim predviđa da je mladi svemir imao dvije faze. Tijekom prve faze, brzi mlazovi iz crnih rupa ubrzali su formiranje zvijezda, a zatim, u drugoj fazi, ti mlazovi su usporili. Nekoliko stotina milijuna godina nakon velikog praska, oblači plina su se urušili zbog magnetskih oluja supermasivnih crnih rupa, a nove zvijezde su se rodile brzinom daleko većom od one koja je zabilježena milijardama godina kasnije u normalnim galaksijama, kaže Silk. Stvaranje zvijezda usporilo je jer su ovi moćni mlazovi prešli u stanje očuvanja energije, smanjujući tako plin dostupan za formiranje zvijezda u galaksijama.

"Mislili smo da su na početku galaksije nastale kada se ogroman oblak plina urušio", objašnjava Silk. "Veliko iznenađenje je da je u sredini tog oblaka bila sjemenka - velika crna rupa - i to je pomoglo brzo pretvoriti unutarnji dio tog oblaka u zvijezde brzinom mnogo većom nego što smo ikada očekivali. Tako su prve galaksije nevjerojatno svijetle."

Tim očekuje da će buduća promatranja teleskopa Webb, s preciznijim brojanjem zvijezda i supermasivnih crnih rupa u ranoj fazi svemira, pomoći potvrditi njihove izračune. Silk očekuje da će ta promatranja također pomoći znanstvenicima sastaviti više tragova o evoluciji svemira.

"Veliko je pitanje, kakvi su naši počeci? Sunce je jedna zvijezda među 100 milijardi u galaksiji Mliječni put, i u sredini je i masivna crna rupa. Kakva je veza između njih dvoje?" kaže on. "Unutar godine imat ćemo puno bolje podatke, i mnoga naša pitanja počet će dobivati odgovore."

Autori uključuju Colina Normana i Rosemary F. G. Wyse sa Sveučilišta Johns Hopkins; Mitchella C. Begelmana sa Sveučilišta Colorado i Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju; te Adi Nussera s Tehnološkog instituta u Izraelu.

Tim podržavaju Izraelska zaklada za znanost i Asherov institut za svemirska istraživanja, kao i Eric i Wendy Schmidt na preporuku programa Schmidt Futures.

Izvor: Johns Hopkins University