Naukowcy odkryli najpotężniejszy kwazar we Wszechświecie. Nie wiadomo, jak mógł w ogóle powstać

Bartłomiej Pawlak
Naukowcy odkryli najbardziej masywny kwazar znany dotąd we Wszechświecie. Jego centralna czarna dziura ma masę aż 1,5 miliarda mas Słońca. Na dodatek obiekt znajduje się niezwykle daleko, co oznacza, że powstał tuż po Wielkim Wybuchu. Badacze wciąż nie wiedzą jednak, jak to możliwe, że jest aż tak masywny.
Zobacz wideo NASA zaskoczona. Odkryto zaćmienia starożytnej Gwiazdy Polarnej

Naukowcy znają już ponad milion kwazarów we Wszechświecie, ale wciąż odkrywają kolejne, niespotykane dotąd obiekty tego typu. Kwazary to bowiem wyjątkowo aktywne galaktyki, które zawsze składają się z centralnej supermasywnej czarnej dziury oraz materii, która ją otacza. W wyniku akrecji materiał rozgrzewa się do ogromnych temperatur, a kwazar wyrzuca wiązkę energii i materii w dwóch przeciwnych kierunkach pod postacią potężnego dżetu.

Kwazary są również intrygujące, dlatego, że istnieją niemal wyłącznie w bardzo odległych rejonach widzialnego Wszechświata. Oznacza to, że światło, które dziś astronomowie odbierają, zostało wyemitowane bardzo dawno temu. We współczesnym Wszechświecie kwazarów nie obserwujemy.

Wyjątkowo masywny kwazar

Teraz badaczom udało się odkryć rekordowego kwazara nazwanego J1007 + 2115. Obliczono, że centralna czarna dziura tego obiektu ma masę aż 1,5 mld słońc, czyli najwięcej spośród wszystkich odkrytych czarnych dziur tworzących kwazary.

Co jeszcze ciekawsze, J1007 + 2115 jest jednym z najstarszych kwazarów, jakie kiedykolwiek udało się odkryć we Wszechświecie. Zespół 30 hawajskich naukowców korzystających z teleskopów na górze Mauna Kea nadał kwazarowi dodatkową nazwę - Poniua'ena, co oznacza "niewidzialne, wirujące źródło kreacji otoczone blaskiem".

Kwazar, który powstał tuż po Wielkim Wybuchu

Wyliczenia naukowców pokazują, że Poniua'ena znajduje się aż 13,02 mld lat świetlnych od Ziemi. Jest to zatem dopiero drugi kwazar, jaki znaleziono w tym rejonie Wszechświata. Jego odległość oznacza bowiem, że światło, jakie badacze właśnie odebrali, zostało wyemitowane ponad 13 mld lat temu. To zaledwie 700 mln lat po Wielkim Wybuchu, gdy jeszcze Wszechświat wyglądał nieco inaczej. 

W tym przedziale historii do tej pory obserwowano jeszcze tylko jednego innego kwazara (J1342 + 0928) starszego o zaledwie 2 mln lat. Badacze podkreślają, że to tak mała różnica, iż w skali kosmicznej oba obiekty obserwujemy w niemal tym samym momencie historii. 

Poniua'ena jest też oczywiście jednym z najstarszych obserwowanych obiektów w ogóle we Wszechświecie. Jednocześnie, jest również najodleglejszym (a zarazem najstarszym) obiektem zawierającym czarną dziurę o masie powyżej 1 mld słońc (czarna dziura w J1342 + 0928 ma masę 800 mln słońc). Nowo odkryty obiekt bije więc całkiem sporo rekordów.

Kwazar Poniua'ena 100 mln i 700 mln lat po Wielkim WybuchuKwazar Poniua'ena 100 mln i 700 mln lat po Wielkim Wybuchu fot. International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld

Jak powstał wyjątkowy kwazar?

Badacze nie mają pewności, w jaki sposób kwazar o takiej masie mógł powstać tak szybko. Czasu na przyrost masy miał wyjątkowo niewiele, bo zaledwie kilkaset milionów lat. Naukowcy podkreślają, że jego czarna dziura jest zbyt masywna, aby powstała w wyniku powolnej akrecji z obiektu typowych rozmiarów.

To najstarszy potwór tego typu, jaki znamy. Czasu miał on zbyt mało, aby urósł z małej czarnej dziury do olbrzymich rozmiarów, które widzimy

- mówi Jinyi Yang, współautor badania cytowany na stronie Phys.org.

Zgodnie z obecnie znanym modelem, supermasywne czarne dziury rosną z mniejszych obiektów poprzez "pożeranie" ogromnych ilości pobliskiej materii. W tym przypadku obliczenia pokazują, że czarna dziura znajdująca się w centrum kwazara J1007 + 2115 musiałaby mieć masę bagatela 10 tys. słońc zaledwie 100 mln lat po Wielkim Wybuchu.

Zdaniem badaczy, tuż po Wielkim Wybuchu Wszechświat był bardzo zimny i ciemny. Pojawienie się pierwszych gwiazd i galaktyk, które zaczęły ogrzewać materię, datuje się na ok. 300 - 400 mln lat po powstaniu, czyli w erze rejonizacji. Tymczasem czarna dziura w centrum J1007 + 2115 miała masę 1,5 mld mas Słońca już 700 mln lat po Wielkim Wybuchu.

Naukowcy podają, że konieczne są dalsze badania kwazara. Podkreślają jednak, że odkrycie pozwoli im lepiej zrozumieć to, co działo się w erze rejonizacji.

Wyniki badania zostały opublikowane w czasopiśmie naukowym "Astrophysical Journal Letters" w czerwcu 2020 roku.

Czytaj też: Niezwykłe odkrycie Teleskopu Hubble'a. Znaleziono najsilniejsze "tsunami" materii we Wszechświecie