U dalekim predjelima svemira otkrivena je supermasivna crna rupa koja proždire materiju jednom od najbržih stopa ikada zabilježenih.
U središtu kvazar-galaksije RACS J0320-35, samo 920 miliona godina nakon Velikog praska, crna rupa izgleda da usisava materiju brzinom 2,4 puta većom od Edingtonove granice – teoretski maksimalne stope, prema timu koji predvodi astrofizičar Luca Ighina iz Harvard-Smithsonian Centra za astrofiziku.
Ova tzv. super-Edingtonova akrecija mogla bi objasniti kako su supermasivne crne rupe narasle do masa milijardi puta većih od Sunca prije nego što je svemir napunio milijardu godina.
„Kako je svemir stvorio prvu generaciju crnih rupa? To ostaje jedno od najvećih pitanja astrofizike, a ovaj objekat nam pomaže da pronađemo odgovor“, kaže astrofizičar Thomas Connor iz istog centra.
Supermasivne crne rupe su ključni igrači u svemiru – one su gravitacijsko “ljepljivo jezgro” oko kojeg se organizuju galaksije. Ali one su i misterija: takve crne rupe, mase od nekoliko miliona do milijardi Sunca, pojavile su se već u prvoj milijardi godina kosmičke istorije – prerano da bi nastale sporim “gutanje-materije” procesom.
Razlog je Edingtonova granica – maksimalna brzina kojom crna rupa može da se hrani. Kad crna rupa aktivno usisava materiju, ona se vrti u akrecijskom disku poput vode u odvodu. Trenje i gravitacija zagrijavaju materijal do ekstremnih temperatura pa blješti snažnim svjetlom. No, to svjetlo stvara pritisak koji na određenom nivou balansira gravitaciju i onemogućava dalji priliv materije.
Ipak, u kratkim periodima, crne rupe mogu probiti tu granicu i “pohlepno gutati” materiju brže nego što je zračni pritisak može odbiti – upravo ono što se naziva super-Edingtonova akrecija. Naučnici vjeruju da je to jedan od razloga zašto su crne rupe narasle tako brzo nakon Velikog praska.
Za potvrdu teorije potrebno je pronaći posmatračke dokaze – što je izuzetno teško jer je taj dio svemira veoma dalek u prostor-vremenu.
RACS J0320-35 mogao bi biti jedan od tih dokaza. Godine 2023. NASA-in Chandra X-ray Observatory otkrio je taj nevjerovatno svijetli objekat u rendgenskom spektru – sjajniji od bilo kojeg drugog u prvoj milijardi godina svemira. Naknadna radio posmatranja pomoću GMRT teleskopa u Indiji, te australijskih ATCA i LBA teleskopa, pokazala su raspodjelu svjetlosti kroz elektromagnetski spektar.
Kada su naučnici uporedili podatke s modelima super-Edingtonove akrecije, svjetlost iz RACS J0320-35 se savršeno poklopila – što sugerira da crna rupa u srcu galaksije zaista prolazi kroz takvu fazu.
„Znajući masu crne rupe i brzinu njenog rasta, možemo raditi unazad i procijeniti kolika je mogla biti pri rođenju. Tako sada možemo testirati različite ideje o tome kako crne rupe nastaju“, objašnjava koautor Alberto Moretti iz INAF-Osservatorio Astronomico di Brera u Italiji.
Ovo istraživanje objavljeno je u časopisu The Astrophysical Journal Letters.