Światło czarnej dziury

Zidentyfikowanie kwazara – tak badacze nazywają jasne odległe galaktyki – było możliwe dzięki wspólnej pracy zespołów obserwatorów z wielu krajów. Odkrycie opisują w dzisiejszym wydaniu „Nature".

Latarnie w oddali

– Ten kwazar jest próbką wczesnego wszechświata. To bardzo rzadki obiekt, który pomoże nam zrozumieć, w jaki sposób kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu powstały supermasywne czarne dziury – powiedział Stephen Warren z Europejskiego Obserwatorium Południowego, jeden z autorów artykułu w „Nature".

Kwazary to bardzo jasne, odległe galaktyki, które – według obecnego stanu wiedzy – są zasilane przez supermasywne czarne dziury w swoich centrach. Naukowcy traktują je jako „latarnie", które pomagają w zbadaniu ery, w której formowały się pierwsze gwiazdy i galaktyki.

Światło podróżuje z określoną prędkością, astronomowie, badając odległe obiekty we wszechświecie, cofają się w czasie. Odkryty kwazar nazwany ULAS J1120+0641 widoczny jest w momencie, gdy wszechświat miał zaledwie 770 milionów lat. Jego światło potrzebowało aż 12,9 mld lat, aby dotrzeć do Ziemi. W ciągu tych miliardów lat wszechświat rozszerzył się, a światło uległo „rozciągnięciu" pomiędzy momentem błysku a czasem zarejestrowania go przez teleskopy.

Światło „rozciągnięte" przez rozszerzanie się wszechświata, staje się coraz bardziej czerwone. Wydłużające się fale w momencie, gdy docierają do Ziemi, mieszczą się w czerwonej części widma (rozdzielenia światła obiektu na składowe barwy). Kosmologowie nazywają ten proces przesunięciem ku czerwieni, jest on miarą rozszerzania się wszechświata.

Dwa miliardy Słońc

Mimo że wcześniej obserwowano dalsze obiekty (rozbłyski gamma, galaktyki), kwazar jest setki razy jaśniejszy. Jest najdalszy spośród obiektów, które są na tyle jasne, aby można je dokładnie zbadać.

Po raz pierwszy został zarejestrowany przez teleskop UKIRT, potwierdzony przez obserwacje sąsiadującego z nim w Mauna Kea na Hawajach Gemini North i Bardzo Duży Teleskop (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego w Chile. Widmo przesunięte ku czerwieni 7,1 pozwoliło astronomom na zdobycie wielu informacji o kwazarze.

– Odnalezienie go zajęło nam pięć lat – wyjaśnia Bram Venemans, jeden z badaczy. – Szukaliśmy obiektu o przesunięciu ku czerwieni wyższym niż 6,5. Odnalezienie jeszcze dalszego o przesunięciu ku czerwieni większym niż 7 było miłą niespodzianką. To unikalna szansa na zbadanie okresu obejmującego 100 mln lat historii kosmosu, która do tej pory była poza naszym zasięgiem.

Na podstawie kolejnych obserwacji, prowadzonych także z użyciem innych teleskopów, badacze wyliczyli masę czarnej dziury w centrum kwazara na 2 miliardy mas Słońca.

– Trudno zrozumieć, jak tak wielka czarna dziura mogła wyrosnąć tak wcześnie w historii wszechświata – komentuje Daniel Mortlock z Imperial College London, autor artykułu w „Nature". – To jakbyśmy toczyli kulę śnieżną i nagle spostrzegli, że ma 6 m średnicy.

Teorie powstawania supermasywnych czarnych dziur przewidują powolne gromadzenie masy, gdy „zasysają" materię z bliskiego otoczenia.