Astrofizicienii au descoperit cea mai veche gaură neagră observată vreodată, cu o masă de câteva milioane de mase solare. Gaura neagră se află în centrul galaxiei GN-z11 din Constelația Ursa Mare (Carul Mare) și are o vârstă estimată la peste 13 miliarde de ani, adică a apărut la circa 400 de milioane de ani după Big Bang.
Gaura neagră a fost detectată de instrumentul NIRCam (camera în infraroșu apropiat) al Telescopului Spațial James Webb, care i-a observat strălucirea discului de acreție. Descoperirea readuce în discuție una dintre cele mai importante întrebări rămase fără răspuns din astronomie: cum s-au format primele găuri negre?
Pe baza cunoștințelor noastre actuale despre găurile negre, o gaură neagră atât de masivă ar fi avut nevoie de miliarde de ani pentru a se forma – semnificativ mai mult decât vârsta sa actuală. O modalitate de a ajunge la o asemenea mărime este consumarea materiei din jur mult mai rapid decât rata estimată.
Găurile negre formate prin acreție cresc prin atragerea materiei din jur, cum sunt praful și gazul cosmic. Această materie care cade în gaura neagră formează un disc strălucitor, care poate fi detectat de telescoapele noastre, așa cum a fost cazul primei găuri negre observate vreodată (M87) sau al găurii negre supermasive din centrul Căii Lactee, ambele observate de Telescopul Event Horizon.
Cum s-a format cea mai veche gaură neagră?
Galaxia GN-z11, una dintre primele galaxii apărute, este mai mică decât Calea Lactee. Însă primele galaxii erau foarte bogate în gaz, ceea ce ar fi putut alimenta găurile negre primordiale, spune Roberto Maiolino, de la Universitatea Cambridge, autorul principal al studiului.
Așadar, în primele sute de milioane de ani după Big Bang, exista multă „hrană” pentru a alimenta găurile negre supermasive. Însă există o limită pentru cât de repede poate crește o gaură neagră, denumită rată Eddington. Dacă gaura neagră consumă materia din jur prea repede, discul de acreție se încălzește până la punctul în care formează un vânt încărcat cu particule bogate în energie. Drept urmare, gaura neagră începe să-și împrăștie discul de acreție, ceea ce îi limitează creșterea.
Acest vânt poate avea efecte dincolo de gaura neagră. El poate încălzi gazul interstelar din galaxia respectivă, acesta devenind prea cald pentru a se condensa și forma stele, ceea ce stopează nașterea stelelor.
Totuși, în unele cazuri, o gaură neagră poate depăși rata Eddington fără a-și pierde discul. Acest fenomen poartă numele de acreție super-Eddington și este exact ceea ce pare să se întâmple în galaxia GN-z11. Gaura neagră din centrul său consumă materie cu o rată de cinci ori mai mare decât rata Eddington, trecând prin perioade temporare de acreție super-Eddington, înainte de a reveni la normal.
Acreția super-Eddington este doar una dintre modalitățile prin care o gaură neagră supermasivă atât de tânără ar fi putut crește. Alte teorii sugerează că găurile negre supermasive s-ar fi putut apărea „instantaneu” atunci când norii masivi de gaz primordial din universul timpuriu au intrat colaps, formând direct găuri negre masive.
Cu ajutorul Telescopului James Webb, oamenii de știință speră să poată descoperi găuri negre și mai vechi, pentru a obține mai multe informații despre cum s-au format acestea la începuturile universului.
Sursa: Astronomy.com