Stupoare în lumea oamenilor de știință: Telescopul James Webb a găsit doi quasari care nu ar fi trebuit să existe
Modelele actuale privind evoluția timpurie a cosmosului sunt puse la grea încercare după ce Telescopul Spațial James Webb (JWST) a identificat cea mai veche și mai compactă pereche de quasari observată vreodată. Cele două obiecte cerești, alimentate de găuri negre supermasive uriașe, existau deja la doar 900 de milioane de ani după Big Bang – o perioadă în care, teoretic, nu ar fi avut suficient timp să atingă asemenea dimensiuni.
Descoperirea, prezentată într-un studiu publicat marți, 10 noiembrie, în revista The Astrophysical Journal Letters și relatată de Agerpres pe baza informațiilor Space.com, vizează un sistem binar catalogat drept J1602+4228AB. Observați într-o etapă timpurie a Universului denumită „Zorii Cosmici” (Cosmic Dawn) – la scurt timp după formarea primelor stele, galaxii și găuri negre –, cei doi quasari contrazic teoriile consacrate despre modul în care cresc aceste structuri extreme.
Potrivit estimărilor astrofizice, o gaură neagră are nevoie de cel puțin un miliard de ani pentru a acumula materie și a fuziona până la o masă de milioane sau miliarde de ori mai mare decât cea a Soarelui. Cu toate acestea, perechea J1602+4228AB sfidează cronologia cosmică: cele două găuri negre supermasive au mase de 1,5 miliarde, respectiv 400 de milioane de mase solare, deși Universul avea atunci doar o treisprezecime din vârsta sa actuală, estimată la 13,8 miliarde de ani.
Distanța dintre cele două componente este de numai 18.100 de ani-lumină – aproximativ o cincime din diametrul Căii Lactee –, ceea ce face din J1602+4228AB nu doar cea mai veche și mai îndepărtată pereche de quasari cunoscută, ci și cea mai compactă descoperită până acum în acea eră primordială.
„Nu există o explicaţie teoretică definitivă pentru modul în care un singur quasar uriaş de acest tip ar putea exista atât de devreme în istoria Universului, darămite doi”, a explicat Silvia Onorato, coordonatoarea echipei de cercetare din cadrul NOIRLab. Aceasta s-a arătat impresionată de faptul că, într-un Univers aflat încă la începuturi, „găurile negre supermasive componente sunt la fel de masive precum cele pe care le vedem astăzi”.
Cum a fost identificat sistemul J1602+4228AB
Succesul observației se bazează pe datele colectate prin programul Aether al JWST, dedicat realizării unui recensământ al obiectelor din Universul primordial. Cu ajutorul instrumentului NIRSpec – un spectrograf în infraroșu apropiat cu unitate de câmp integral –, cercetătorii au identificat în total 200 de quasari, adică puțin sub jumătate din toți quasarii timpurii cunoscuți în prezent. Analiza detaliată a acestui set de date a arătat că obiectul J1602+4228A nu este izolat, ci are un companion, desemnat drept J1602+4228B.
De la intrarea sa în funcțiune, în 2022, telescopul James Webb a detectat în mod repetat găuri negre supermasive care alimentează quasari chiar și la numai 400 de milioane de ani după Big Bang. Însă identificarea acestei perechi – doar a treia observată în „Zorii Cosmici” – ar putea răsturna definitiv modelele științifice actuale.
De ce sunt atât de greu de găsit perechile de quasari
Quasarii iau naștere în centrul galaxiilor masive, atunci când găurile negre supermasive atrag gaz și praf într-un nor aplatizat și rotativ numit „disc de acreție”. Fricțiunea generată de gravitația uriașă încălzește acest disc până la incandescență, făcându-l să strălucească adesea mai puternic decât toate stelele din galaxia gazdă la un loc.
Deși în istoria cosmică mai recentă găsirea unor astfel de obiecte nu surprinde, identificarea perechilor compacte rămâne excepțional de rară. Teoretic, fuziunile frecvente dintre galaxii ar trebui să producă numeroși quasari binari separați de distanțe mai mici decât dimensiunea unei galaxii obișnuite. În practică, astronomii se lovesc de trei obstacole majore:
- Durata scurtă: la scară cosmică, „faza de quasar” a unei găuri negre supermasive este relativ efemeră.
- Luminozitatea scăzută: chiar și perechile considerate relativ apropiate se află la distanțe uriașe, fiind greu de sesizat cu telescoapele de la sol.
- Limitele de rezoluție: la distanțe extrem de mari și cu o separare spațială atât de redusă între cele două găuri negre, tehnologia actuală reușește cu dificultate să le distingă individual.
Un laborator unic pentru începuturile cosmosului
Chiar dacă ridică semne de întrebare serioase asupra mecanismelor de creștere a găurilor negre, descoperirea oferă o perspectivă prețioasă asupra modului în care primele galaxii s-au format și au fuzionat într-o etapă esențială a evoluției Universului.
„Aceşti quasari constituie un mediu cu adevărat unic”, a subliniat Silvia Onorato. Cercetătoarea descrie sistemul drept „un laborator în care astronomii pot studia modul în care primele galaxii masive şi găurile negre centrale ale acestora s-au format şi s-au reunit prin interacţiuni directe între galaxii, în acea perioadă îndepărtată”.
Explorează subiectele:
