Astronomowie odkryli ogromny obiekt przypominający gwiazdę z czarną dziurą w środku

Astronomowie odkryli niezwykły obiekt we wczesnym Wszechświecie, którego rozmiary są porównywalne z całym Układem Słonecznym. Naukowcy podejrzewają, że może to być gwiazda z czarną dziurą w centrum, otoczona ogromną i niezwykle gęstą warstwą wodoru.

Obiekt wielkości Układu Słonecznego

.Astronomowie zaobserwowali obiekt, który może reprezentować nowy rodzaj gigantycznej gwiazdy. Jego rozmiary są porównywalne z całym Układem Słonecznym, a w jego wnętrzu może znajdować się czarna dziura.

Międzynarodowy zespół badaczy opisał niezwykły obiekt na łamach magazynu „Nature”. Przypomina on ogromną gwiazdę rozciągającą się na obszar wielkości naszego układu planetarnego.

Obiekt emituje przy tym około 100 miliardów razy więcej energii, niż jakakolwiek znana gwiazda jest w stanie fizycznie wytworzyć.

Zdaniem naukowców tak ogromna emisja wskazuje na obecność czarnej dziury. Najbardziej prawdopodobny scenariusz zakłada, że jest ona połączona z gwiazdą, a znajdujący się wokół niej gigantyczny obłok gazu jest ogrzewany przez centralną czarną dziurę, a nie przez reakcje jądrowe zachodzące w zwykłych gwiazdach.

Dotąd astronomowie nie obserwowali podobnego połączenia.

Obiekt istniał zaledwie kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu. Teleskop Jamesa Webba zarejestrował go jako jasną czerwoną kropkę.

„Nasze wyobrażenie o tym obiekcie bardzo szybko się zmienia. Uważamy, że w jego centrum znajduje się czarna dziura o masie około 100 tys. razy większej od masy Słońca. Wokół niej rozciąga się bardzo rozległa otoczka gazowa, która wygląda jak gwiazda wielkości Układu Słonecznego. To naprawdę ogromny obiekt” – tłumaczy Rohan Naidu z Massachusetts Institute of Technology (MIT), autor badania.

Naukowcy uważają, że potwierdzenie tej teorii może pomóc wyjaśnić naturę innych „małych czerwonych kropek”, widocznych na niemal każdym obrazie głębokiego Wszechświata wykonanym przez JWST.

Teleskop Webba dostrzegł tajemniczą czerwoną kropkę

.Badacze natrafili na niezwykły obiekt podczas poszukiwania najwcześniejszych galaktyk w ramach projektu „Mirage or Miracle” (MoM). Analizowali Wszechświat mający zaledwie kilkaset milionów lat, gdy ich uwagę przyciągnął wyjątkowo jasny i silnie czerwony punkt.

„Kiedy widzimy we Wszechświecie coś bardzo czerwonego, często zakładamy, że obiekt otacza pył przypominający sadzę lub popiół. Podobnie jak dym z niedawnych pożarów w Kanadzie sprawił, że niebo nad Bostonem wyglądało na intensywnie czerwone, tak również obiekty astronomiczne mogą wydawać się bardziej czerwone niż są w rzeczywistości, gdy obserwujemy je przez zasłonę pyłu” – mówi Robert Simcoe z MIT, współautor odkrycia.

Szczególną uwagę zwróciło niezwykłe połączenie bardzo dużej jasności i całkowitego zaniku światła poniżej określonej długości fali. Zaobserwowany spadek jasności określany jest jako skok Balmera (Balmer break). Jest to sygnatura tradycyjnie wiązana z gęstym gazem pochłaniającym fotony w atmosferach gwiazd liczących kilkaset milionów lat. Podobne zjawisko występuje między innymi w przypadku Wegi, jednej z najjaśniejszych gwiazd nocnego nieba.

Analiza światła wskazała również, że w obiekcie nie ma innych pierwiastków poza wodorem i helem.

Czarna dziura może wyjaśniać niezwykłą jasność

.Aby ustalić, czym jest tajemniczy obiekt, naukowcy wykonali serię symulacji. Ich wyniki wskazywały na obecność bardzo silnego źródła energii otoczonego niezwykle gęstą chmurą wodoru.

„Zaczęliśmy się zastanawiać – czy można uzyskać coś tak czerwonego wyłącznie dzięki wodorowi, bez udziału pyłu. Ku naszemu zaskoczeniu okazało się, że tak, jeśli mamy do czynienia z niezwykle gęstą warstwą wodoru – tak gęstą, że bardziej przypomina powierzchnię ogromnej gwiazdy niż rozrzedzoną mgławicę międzygwiazdową” – opowiada prof. Simcoe.

Gęsty wodór pozwalał wyjaśnić czerwone zabarwienie, ale nie odpowiadał za niezwykłą jasność źródła.

„Mamy coś, co wygląda trochę jak gwiazda, ale jest 100 miliardów razy jaśniejsze. To oznacza, że źródłem tej energii nie może być synteza jądrowa, która zasila wszystkie znane nam gwiazdy” – podkreśla dr Naidu.

Naukowcy zwrócili więc uwagę na czarne dziury, które mogą wytwarzać odpowiednio duże ilości energii. Po uwzględnieniu czarnej dziury w symulacjach uzyskano wyniki zgodne z obserwacjami.

Obiekt otrzymał nazwę MoM-BH*-1 od przeglądu nieba, w ramach którego został odkryty, oraz określenia „black hole star – one”, oznaczającego „gwiazdę z czarną dziurą – jeden”. Nazwa wskazuje zarazem, że może to być pierwszy przedstawiciel większej grupy podobnych obiektów.

Według badaczy gwiazdy z czarnymi dziurami mogą odpowiadać za obecność wielu innych „małych czerwonych kropek” obserwowanych przez JWST. Nie są one jednak tak jasne jak MoM-BH*-1

„Każda z małych czerwonych kropek może być gwiazdą z czarną dziurą osadzoną w typowej galaktyce wczesnego Wszechświata. Wyjątkowe w MoM-BH*-1 jest to, że gwiazda z czarną dziurą niemal całkowicie przyćmiewa otaczającą ją galaktykę macierzystą, dzięki czemu obserwujemy praktycznie wyłącznie światło samej gwiazdy z czarną dziurą” – mówi dr Naidu.

Marek Matacz/PAP/WcN