Reklama

„Zmiana paradygmatu". Nowe badanie podważa dotychczasowe teorie o wczesnym wszechświecie

Naukowcy badają czarną dziurę, która zaskoczyła ich m.in. masą i nietypowym składem najbliższego otoczenia. Obiekt QSO1 mógł powstać nawet ok. 13 mld lat temu, a jego cechy budzą szereg pytań. Co dokładnie odkryto?

Publikacja: 08.09.2025 07:29

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba umożliwił m.in. zbieranie danych o czarnych dziurach, które powstawa

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba umożliwił m.in. zbieranie danych o czarnych dziurach, które powstawały we wczesnym wszechświecie (zdj. ilustracyjne)

Foto: Adobe Stock

Z tego artykułu dowiesz się:

  • Co sprawia, że czarna dziura QSO1 jest obiektem o wyjątkowych właściwościach?
  • Jakie dane dostarczył Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba o formowaniu się czarnych dziur?
  • Dlaczego obiekt QSO1 może sugerować nowy paradygmat w astrofizyce?
  • Jakie są hipotezy dotyczące powstania tzw. pierwotnych czarnych dziur?

Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba pozwala badaczom zajrzeć do najdalszych i najstarszych części wszechświata. Dzięki zebranym danym astronomowie i kosmolodzy mogą przyspieszyć badania nad analizą procesu powstawania czarnych dziur. W ostatnim czasie na celowniku badaczy znalazły się m.in. supermasywne czarne dziury i prastare obiekty powstałe na pierwszych etapach rozwoju wszechświata.

Co wiadomo o obiekcie QSO1?

Przedmiotem najnowszych badań kosmologów jest obiekt QSO1 (pełna nazwa: Abell 2744-QSO1), odkryty w 2022 r. dzięki możliwościom Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Obiekt widoczny na zdjęciach ma formę niewielkiej, czerwonej kropki i jest czarną dziurą, powstałą prawdopodobnie ok. 13 mld lat temu. Według szacunkowych danych zespołu badawczego QSO1 mógł się formować, gdy wszechświat miał zaledwie 700 mln lat. Najnowsze dane o obiekcie pozwoliły badaczom m.in. na śledzenie prędkości orbitalnej gazu i pyłu wirujących wokół czarnej dziury. Wyniki badania zostały przyjęte do publikacji 29 sierpnia i są dostępne jako preprint na stronie arxiv.org.

Jak oszacowano w nowym badaniu, masa centralnej czarnej dziury może wynosić ok. 50 mln mas Słońca (Masa Słońca M☉ = jednostka używana w astronomii). Materia otaczająca obiekt może z kolei ważyć mniej niż połowa tej wartości. „To stoi w jaskrawym kontraście z tym, co obserwujemy w naszym lokalnym wszechświecie, gdzie czarne dziury w centrach galaktyk [takich jak Droga Mleczna] są około tysiąc razy mniej masywne niż ich galaktyki macierzyste” – wyjaśnia prof. Roberto Maiolino, kosmolog z Uniwersytetu Cambridge i jeden z autorów najnowszego badania.

Czytaj więcej

Przypadkowo odkryli planetę. „Nie spodziewaliśmy się znaleźć tak spektakularnego układu”
Reklama
Reklama

Obiekt budzący więcej pytań niż odpowiedzi

Zaobserwowane właściwości obiektu budzą wątpliwości astronomów. Trudności przysparza samo badanie tak prastarego ciała niebieskiego. Badacze sugerują także, że cechy obiektu podważają dotychczasowe teorie, dotyczące przyczyn i kolejności etapów formowania się czarnych dziur. Dotychczas uważano m.in., że czarne dziury powstają najczęściej w miejscach zapadnięcia się (pod wpływem własnej grawitacji) wczesnych gwiazd i galaktyk. Cechy QSO1 zdają się jednak zaprzeczać tej kolejności zdarzeń.

„QSO1 charakteryzuje się wyjątkowo niską zawartością tlenu (...), co czyni go jednym z najmniej rozwiniętych chemicznie układów we wczesnym wszechświecie” – wyjaśniał w lipcu prof. Maiolino na łamach portalu space.com. 

Badaczy zaskoczył również skład materii otaczającej obiekt. Jak pokazała odrębna analiza, materia wokół czarnej dziury składa się niemal wyłącznie z wodoru i helu. Te dwa pierwiastki powstały po Wielkim Wybuchu, natomiast cięższe pierwiastki formowały się w gwiazdach. Zdaniem astronomów, brak cięższych pierwiastków w otoczeniu QSO1 wskazuje na to, że w pobliżu mogły nie formować się gwiazdy. Prof. Maiolino określa wyniki badania mianem „zmiany paradygmatu”. I dodaje: „Jesteśmy świadkami powstania masywnej czarnej dziury bez znaczącej galaktyki, na ile możemy to stwierdzić na podstawie danych”.

Czytaj więcej

Co jest we wnętrzu Marsa? Badania NASA ujawniły prastare struktury

Eksperci: „Rozstrzygnięcie tej debaty zajmie trochę czasu”

Nowe wyniki badania QSO1 wpisują się w debatę o możliwych, teoretycznych scenariuszach, dotyczących formowania się czarnych dziur. Autorzy badania sugerują, że ze względu na nietypowe cechy obiekt może w przyszłości zostać zaliczony do tzw. pierwotnych czarnych dziur. Mowa o teoretycznej klasie obiektów, opisanej w latach 70. przez Stephena Hawkinga. Według teoretycznego scenariusza pierwotne czarne dziury miałyby formować się już w ułamku sekundy po Wielkim Wybuchu. Te prastare obiekty miały działać jak „kieszenie grawitacyjne”, gromadząc pył i gaz, które potem dały początek pierwszym galaktykom.

„Potwierdzone pierwotne pochodzenie czarnych dziur miałoby głębokie implikacje dla fundamentalnych praw fizyki” – wyjaśnia na łamach The Guardian prof. Andrew Pontzen z Uniwersytetu w Durham (kosmolog, który nie był zaangażowany w badanie). Ekspert ma nadzieję, że temat zostanie lepiej zbadany m.in. dzięki przyszłej generacji detektorów fal grawitacyjnych. Zdaniem kosmologa, na razie jest to debata, której rozstrzygnięcie „zajmie trochę czasu”.

Z tego artykułu dowiesz się:

  • Co sprawia, że czarna dziura QSO1 jest obiektem o wyjątkowych właściwościach?
  • Jakie dane dostarczył Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba o formowaniu się czarnych dziur?
  • Dlaczego obiekt QSO1 może sugerować nowy paradygmat w astrofizyce?
  • Jakie są hipotezy dotyczące powstania tzw. pierwotnych czarnych dziur?
Pozostało jeszcze 93% artykułu
/
artykułów
Czytaj dalej. Subskrybuj
Reklama
Kosmos
Przypadkowo odkryli planetę. „Nie spodziewaliśmy się znaleźć tak spektakularnego układu”
Kosmos
Co jest we wnętrzu Marsa? Badania NASA ujawniły prastare struktury
Kosmos
To jedna z najdziwniejszych eksplozji gwiazd. Nowe era odkryć za pomocą AI
Kosmos
Przełomowe odkrycie astronomów. Zaobserwowano kosmicznego olbrzyma o rekordowej masie
Kosmos
Polska musi wykorzystać swój kosmiczny moment
Reklama
Reklama