Teleskop Webba odkrył, co zabiło galaktykę. To nie był wybuch

Galaktyka, która nagle zamilkła

Jednym z najbardziej intrygujących odkryć dokonanych w ostatnim czasie przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba związane jest z galaktyką GS-10578, zwana też „Galaktyką Pabla” (na cześć astronoma, który zbadał ją jako pierwszy). Masa tej galaktyki jest ok. 200 mld razy większa niż masa Słońca, co czyni ją wyjątkowo dużą jak na swój wiek.

Galaktyka powstała 3 mld lat po Wielkim Wybuchu, a większość jej gwiazd uformowała się między 12,5 a 11,5 mld lat temu. Jednak zamiast kontynuować formowanie nowych gwiazd, galaktyka „umarła”. Jak ustalili naukowcy, przestała produkować gwiazdy z powodu braku zimnego gazu, czyli paliwa niezbędnego dla tego procesu.

Jak teleskop Webba odkrył czarną dziurę

Obserwacje z teleskopu Webba i teleskopu ALMA w Chile pokazały, że za „zagłodzenie” galaktyki odpowiada supermasywna czarna dziura w centrum galaktyki. Zamiast rozerwać galaktykę, czarna dziura powoli ją zagładzała. Zdaniem naukowców, czarna dziura wielokrotnie podgrzewała gaz w galaktyce, w efekcie czego zimny gaz został odcięty od jej zasilania, co utrudniło formowanie się gwiazd.

Tempo, w jakim czarna dziura wypycha z „Galaktyki Pabla” gaz, sięga dziesiątek mas Słońca rocznie. To oznacza, że zasoby gazu mogłyby się wyczerpać w zaledwie 16–220 mln lat. To z kolei stanowi zaledwie ułamek typowego okresu, w jakim wymierają gwiazdy.

Czarna dziura odcięła paliwo gwiazdom

Wyjątkowość tego odkrycia polega na tym, że po raz pierwszy bezpośrednio zaobserwowano mechanizm „powolnego zagłodzenia” galaktyki. Galaktyka wygląda na spokojny, obracający się dysk, bez śladów kolizji z innymi obiektami, co wyklucza gwałtowne zdarzenia jako przyczynę „śmierci”. Zamiast tego, powtarzające się epizody aktywności czarnej dziury ogrzewały i wypychały gaz, uniemożliwiając jego powrót.

Nie potrzeba pojedynczego kataklizmu, aby powstrzymać proces formowania się gwiazd w galaktyce, wystarczy powstrzymać dopływ świeżego paliwa

– podsumowuje dr Jan Scholtz z Uniwersytetu w Cambridge.

To odkrycie wyjaśnia też, dlaczego niektóre masywne galaktyki we wczesnym wszechświecie wydają się „starsze” niż powinny. Ich szybki rozwój kończy się przedwcześnie z powodu aktywności czarnych dziur.

„Małe czerwone kropki”

Dzięki teleskopowi Webna naukowcom może też uda się wyjaśnić tajemnicę „małych czerwonych kropek” (Little Red Dots). Te zagadkowe obiekty mają cechy pośrednie między małymi, gęstymi galaktykami a aktywnymi supermasywnymi czarnymi dziurami. Nie pasują jednak w pełni do żadnej z tych kategorii.

Nowe badanie wykazało, że „małe czerwone kropki” mogą być młodymi supermasywnymi czarnymi dziurami, otoczonymi gęstymi obłokami gazu. Naukowcy przeanalizowali widma 30 takich obiektów, porównując obserwowane sygnatury z teoretycznymi modelami. Okazało się, że emitowane przez nie światło zgadza się z przewidywaniami dla supermasywnej czarnej dziury otoczonej gęstą chmurą gazu. Ten swoisty kokon pochłania promieniowanie rentgenowskie i radiowe, zamiast pozwolić mu uciec w przestrzeń kosmiczną.

Gdy naukowcy przeliczyli masy tych obiektów, uwzględniając nową interpretację, okazało, że są one ok. 100 razy mniej masywne, niż sugerowały wcześniejsze założenia.

Są to, według naszej wiedzy, czarne dziury o najniższej masie i wysokim przesunięciu ku czerwieni, co sugeruje populację młodych supermasywnych czarnych dziur

– napisali naukowcy w badaniu opublikowanym w magazynie Nature.

Przeczytaj również: Najstarsza supernowa we Wszechświecie. Przełomowe odkrycie Webba