Svemirski teleskop James Webb Space Telescope od početka rada 2022. godine ne prestaje pomjerati granice našeg razumijevanja svemira. Jedna od najvećih zagonetki koje je otkrio jeste pojava „malih crvenih tačkica“, tajanstvenih objekata u ranom svemiru. Sada, zahvaljujući dosad najdubljoj analizi svjetlosti jedne od tih tačkica, naučnici vjeruju da su pronašli odgovor. Čini se da to nisu galaksije u klasičnom smislu, već nešto potpuno novo i egzotično: „crne zvijezde“.
Zagonetka iz zore svemira
Male crvene tačkice, skraćeno LRD (Little Red Dots), pojavile su se u velikom broju na Webbovim snimcima dubokog svemira, u periodu kada je svemir bio star svega oko 600 miliona godina nakon Velikog praska. Njihova jarka crvena boja i izuzetno kompaktna veličina odmah su privukle pažnju astronoma.
Prve pretpostavke govorile su da je riječ o nevjerovatno masivnim galaksijama koje su nastale mnogo brže nego što postojeći kosmološki modeli dopuštaju. Neki naučnici čak su tvrdili da ovi objekti „ruše kosmologiju“, jer je bilo teško objasniti kako su se tako velike skupine zvijezda mogle formirati u tako kratkom vremenu. Dodatnu misteriju predstavljala je činjenica da im nedostaju ključne osobine tipičnih aktivnih galaktičkih jezgara, poput snažne emisije rendgenskih zraka.
Sretan slučaj i kosmičko povećalo
Ključni napredak u rješavanju ove zagonetke donijela je kombinacija sretnog slučaja i prirodnog fenomena poznatog kao gravitaciona leća.
Tim astronoma predvođen Vasily Kokorev posmatrao je masivno jato galaksija Abell S1063. Sasvim slučajno, u njihovom vidnom polju našao se i jedan LRD objekat, označen kao GLIMPSE-17775, kakav je izgledao 1,8 milijardi godina nakon Velikog praska.
Ogromna masa jata Abell S1063 djelovala je kao prirodno kosmičko povećalo, savijajući i pojačavajući svjetlost udaljenog objekta. Zahvaljujući tome, 30 sati posmatranja teleskopom Webb dalo je rezultate kao da je posmatranje trajalo čak 80 sati, što je omogućilo dosad najdetaljniji spektar jednog LRD objekta.
Slaganje mozaika iz spektra svjetlosti
Dobijeni spektar, svjetlost razložena na njene sastavne boje, bio je prava riznica podataka. Naučnici su identificirali više od 40 jedinstvenih spektralnih linija, odnosno hemijskih „otisaka prstiju“ različitih elemenata.
„Kada smo prvi put vidjeli spektar, bilo je kao da su svi dijelovi slagalice razbacani po podu. Uzimali smo svaki komadić, mjerili linije i postepeno ih sastavljali u mozaik“, opisao je Kokorev.
Analiza je pokazala nekoliko važnih činjenica. Spektralne linije nisu odgovarale modelu rotirajućeg oblaka plina, već su ukazivale na proces poznat kao raspršenje elektrona, što je znak da izvor svjetlosti okružuje gusti plinoviti omotač.
Snaga i međusobni odnosi određenih linija, posebno 16 linija željeza koje su istraživači nazvali „željezna šuma“, zahtijevaju izvor ogromne energije karakterističan za supermasivnu crnu rupu koja ubrzano usisava okolnu materiju.
Otkrivena je i fluorescencija te apsorpcija helija, što dodatno potvrđuje prisustvo gustog materijala oko snažnog izvora zračenja.
Nastanak modela „crne zvijezde“
Svi prikupljeni dokazi uklapaju se u model poznat kao BH* ili „crna zvijezda“.
Prema toj teoriji, LRD objekti zapravo su supermasivne crne rupe u fazi izuzetno brzog rasta, okružene gustom čahurom djelimično ioniziranog plina. Ta čahura apsorbira i prerađuje intenzivno zračenje koje nastaje u blizini crne rupe, stvarajući jedinstven svjetlosni potpis koji teleskopi registruju.
Ovaj model elegantno objašnjava i ranije nedoumice. Gusta plinska čahura pojašnjava zašto su objekti slabi izvori rendgenskog zračenja. Još važnije, rješava se i početni kosmološki problem: njihova velika svjetlina ne dolazi od ogromnog broja zvijezda u neobično masivnoj galaksiji, već od energije oslobođene dok materija pada u crnu rupu.
Zbog toga više nema potrebe za mijenjanjem temeljnih kosmoloških principa kako bi se objasnilo njihovo postojanje.
„Sve se uklapa, ništa nije narušeno i mislim da to misteriju našeg svemira čini još fascinantnijom“, zaključio je Kokorev.