Odkryto supermasywne czarne dziury sprzed 10 miliardów lat

Droga Mleczna wypełniona jest gwiazdami w różnym wieku, w tym takimi, które dopiero powstają. W innych galaktykach jednak, nazywanych eliptycznymi (od ich kształtu), wszystkie gwiazdy są stare i w podobnym wieku, co wskazuje na to, że na wczesnym etapie istnienia tych galaktyk formowało się w nich dużo gwiazd, jednak ten okres nagle się zakończył - wyjaśniają naukowcy z japońskiego Uniwersytetu SOKENDAI.

Nie jest wiadome, dlaczego tak się stało. Według jednej z możliwości supermasywne czarne dziury oddziaływały na gaz w niektórych galaktykach, zaburzając tworzenie się nowych gwiazd.

Przypomnijmy, że supermasywna czarna dziura jest czarną dziurą, której masa sięga milionów, a nawet miliardów mas Słońca. 

Chcąc sprawdzić swoją teorię, badacze z Uniwersytetu SOKENDAI i współpracownicy z innych ośrodków przyjrzeli się starym galaktykom, które istniały około 10 miliardów lat temu. Oznacza to, że światło pochodzące od obiektu oddalonego o 10 miliardów lat świetlnych musiało podróżować przez 10 miliardów lat, żeby dotrzeć do Ziemi. Z tego powodu ich sygnał jest bardzo słaby, a obrazy niewyraźne.

Zespół naukowców znalazł jednak sposób, aby sobie z tym poradzić. Aby zbadać galaktyki oddalone o 9,5-12,5 mld lat świetlnych, wykorzystano dane z projektu Cosmic Evolution Survey (COSMOS). Łączy on dane z największych teleskopów, w tym Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), czy Subaru Telescope. Obejmuje przy tym badania w zakresie fal radiowych, podczerwonych, widzialnych oraz rentgenowskich.

Na poniższym zdjęciu po środku widać obraz uzyskany w ramach projektu COSMOS otoczony obrazami najbardziej odległych galaktyk, które były przedmiotem badania.

Wykorzystując obserwacje w świetle widzialnym i podczerwonym, naukowcy zidentyfikowali dwie grupy galaktyk. Były wśród nich takie, w których powstawanie gwiazd cały czas trwało i takie, w których gwiazdy przestały się formować. Analizę promieniowania radiowego i rentgenowskiego badacze wykorzystali do detekcji supermasywnych czarnych dziur. Siła sygnału pojedynczych galaktyk w stosunku do zakłóceń była jednak zbyt niska ze względu na odległość, dlatego zespół naukowców połączył dane wielu galaktyk, aby stworzyć obrazy galaktyki "uśrednionej".

Na uzyskanych obrazach potwierdzona została zarówno duża siła fal radiowych, jak i promieni X emitowanych przez galaktyki, w których powstawanie gwiazd wcześniej ustało, co wskazuje na obecność supermasywnych czarnych dziur - wyjaśniają naukowcy. Emisje był także zbyt silne, aby można było je wytłumaczyć obecnością gwiazd. To pierwszy przypadek wykrycia tego typu sygnałów w galaktykach oddalonych o ponad 10 miliardów lat świetlnych. 

Jak stwierdzono w opublikowanej w ubiegłym miesiącu pracy, wnioski te wskazują na to, że nagły koniec powstawania gwiazd we wczesnym Wszechświecie zbiegł się w czasie ze zwiększoną aktywnością supermasywnych czarnych dziur. Zespół naukowców zaznacza, że potrzebne są kolejne badania, aby ustalić szczegóły tej zależności.

Czytaj też: Zrobiono "zdjęcie" supermasywnej czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej