Lubang hitam misterius di awal waktu berbobot satu miliar matahari: ScienceAlert

Sebuah lubang hitam ditemukan bersembunyi di fajar kosmik, dan ukurannya terlalu besar untuk dijelaskan dengan mudah. Lubang hitam tersebut terletak di pusat galaksi bernama J1120+0641, dan memiliki massa lebih dari satu miliar matahari.

Ada lubang hitam yang lebih besar di sekitar kita saat ini. Masalahnya adalah Kapan Sulit untuk memahami bagaimana lubang hitam bisa memperoleh massa sebanyak itu dalam waktu kurang dari 770 juta tahun setelah Big Bang.

Kita telah mengetahui tentang galaksi dan lubang hitamnya yang padat selama lebih dari satu dekade, dan para ilmuwan mempunyai gagasan tentang bagaimana hal itu bisa terjadi. Sekarang, catatan dapat dibuat dengan menggunakan JWST Anda telah membatalkan salah satu konsep tersebut. Secara keseluruhan, J1120+0641 tampak “sangat normal”, sehingga membuka penjelasan yang lebih eksotik atas bertambahnya bobot lubang hitam.

J1120+0641 terdeteksi Itu diumumkan pada tahun 2011Selama beberapa tahun, galaksi ini tetap menjadi galaksi quasar terjauh yang diketahui. Sebenarnya beberapa tahun sudah berjalan baik. Sejauh yang kami ketahui, J1120+0641 adalah galaksi anomali, dan kemungkinan penjelasan mengenai ukurannya masih belum jelas.

Galaksi quasar adalah galaksi yang memiliki lubang hitam supermasif di pusatnya yang memberi makan dengan kecepatan sangat besar. Mereka dikelilingi oleh awan besar gas dan debu, yang mereka telan secepat mungkin. Gesekan dan gravitasi di sekitar lubang hitam memanaskan material sehingga membuatnya bersinar terang.

Namun kecepatan lubang hitam dapat memberi makan tidaklah terbatas. Tarif tetap maksimum ditentukan oleh Batas Eddingtonsetelah itu bahan panas bersinar begitu kuat sehingga… Tekanan radiasi akan melebihi gaya gravitasiyang mendorong materi menjauh dan tidak menyisakan apa pun untuk dimakan oleh lubang hitam.

Sekarang, lubang hitam dapat memasuki superakresi Eddington untuk sementara waktu, mendorong dirinya melewati batas tersebut dan menelan materi sebanyak mungkin sebelum tekanan radiasi muncul. Ini adalah salah satu penjelasan yang mungkin untuk lubang hitam di pusat J1120+0641, dan karena kita menemukannya dalam jumlah yang lebih besar, ada lubang hitam besar lainnya yang mengintai di alam semesta awal.

Untuk mencari tanda-tanda superakresi Eddington, para astronom memerlukan data dengan resolusi yang cukup untuk melakukan analisis rinci terhadap cahaya galaksi, mencari tanda-tanda yang terkait dengan proses ekstrem. Itu sebabnya kita memerlukan Teleskop Luar Angkasa James Webb, teleskop luar angkasa paling kuat yang pernah dibuat, yang dioptimalkan untuk melihat jangkauan ruang dan waktu yang jauh.

Teleskop James Webb mengamati galaksi tersebut pada awal tahun 2023, dan tim yang dipimpin oleh astronom Sarah Bosman dari Institut Astronomi Max Planck di Jerman menganalisis cahaya yang dikumpulkannya untuk mengklasifikasikan sifat materi di sekitar lubang hitam: cincin debu yang sangat besar di pinggirannya, dan piringan bercahaya yang mengorbit lubang hitam.

Analisis ini mengungkapkan bahwa lubang hitam sebenarnya makan dengan sangat normal – dan tidak ada pertambahan yang terlihat sangat berbeda dari galaksi quasar lain yang lebih baru.

Salah satu penjelasan yang mungkin mengenai lubang hitam raksasa ini adalah kelebihan debu menyebabkan para astronom melebih-lebihkan massanya. Namun, tidak ada indikasi adanya debu tambahan juga.

Ini berarti J1120+0641 terlihat seperti: galaksi quasar biasa, dengan lubang hitam yang tidak melahap material dengan kecepatan sangat tinggi. Lubang hitam, dan cara ia mencari makan, sudah relatif matang pada saat kita mengamatinya, dalam beberapa ratus juta tahun setelah Big Bang.

“Secara keseluruhan, observasi baru ini hanya menambah misteri: quasar awal ternyata sangat normal.” kata Boseman. “Tidak peduli berapa pun panjang gelombang yang kita amati, quasar hampir sama di semua era di alam semesta.”

Ini berarti superakresi Eddington bukanlah jawaban atas pertumbuhan lubang hitam masif yang membingungkan pada awal waktu.

Penjelasan utama lainnya adalah bahwa lubang hitam terbentuk dari “benih” yang cukup besar. Daripada proses yang lambat dan bertahap dari sesuatu yang seukuran bintang, teori ini menyatakan bahwa lubang hitam terbentuk dari runtuhnya gumpalan materi atau bahkan bintang masif yang berukuran ratusan ribu kali massa Matahari, sehingga pertumbuhannya menjadi lebih cepat. .

Ketika kita menemukan semakin banyak monster raksasa yang bersembunyi di kabut alam semesta awal, gagasan ini tampaknya tidak terlalu aneh, dan lebih seperti penjelasan terbaik yang kita miliki untuk era misterius dalam sejarah alam semesta kita.

Penelitian ini dipublikasikan di Astronomi alam.