Astronomi detektovali drevne usamljene kvazare nejasnog porekla dovodeći u pitanje kosmološke modele

Foto: NASA / Zuma Press / Profimedia

Kvazar je ekstremno sjajno jezgro galaksije u čijem centru se nalazi aktivna supermasivna crna rupa. Dok crna rupa uvlači gas i prašinu iz okoline, emituje ogromnu količinu energije, što čini kvazare nekima od najsjajnijih objekata u univerzumu.

Kvazari se pojavljuju već nekoliko stotina miliona godina nakon Velikog praska i misterija je kako su postali toliko sjajni i masivni u tako kratkom kosmičkom vremenu.

Preporučujemo

Naučnici kažu da su najraniji kvazari proizašli iz veoma gustih oblasti primordijalne materije, što bi proizvelo i mnoge manje galaksije u okruženju kvazara. Međutim, u novoj studiji pod vođstvom Masačusetskog instituta za tehnologiju (MIT), astronomi su osmotrili neke drevne kvazare koji su iznenađujuće usamljeni u ranom univerzumu.

Astronomi su pomoću svemirskog teleskopa „Džejms Veb“ gledali unazad više od 13 milijardi godina radi proučavanja kosmičkog okruženja pet poznatih drevnih kvazara. Otkrili su iznenađujuću različitost njihovih komšiluka, tj. kvazarskih polja.

Dok se neki kvazari nalaze u vrlo ispunjenim poljima sa više od 50 susednih galaksija, kao što svi modeli predviđaju, izgleda da su ostali kvazari u prazninama sa samo nekoliko zalutalih galaksija u blizini.

Ovi usamljeni kvazari osporavaju shvatanje fizičara kako su se toliko sjajni objekti mogli formirati tako rano u univerzumu, bez značajnog izvora okolne materije za rast njihove crne rupe.

„Teško je objasniti kako su ovi kvazari postali tako veliki ako nemaju čime da se hrane“, kažu istraživači.

Postoji mogućnost da kvazari nisu tako usamljeni kao što izgleda, već da su okruženi galaksijama koje su pokrivene prašinom i stoga se ne vide.

Galaktički susedstvo

Pet novoosmotrenih kvazara su među dosad najstarijim osmotrenim kvazarima. Smatra se da su se ti objekti, stariji od 13 milijardi godina, formirali 600-700 miliona godina nakon Velikog praska.

Supermasivne crne rupe koje napajaju kvazare su milijardu puta masivnije od Sunca i više od bilion puta sjajnije. Zbog njihovog ekstremnog sjaja, svetlost od svakog kvazara može da putuje preko vremena postojanja univerzuma, dovoljno daleko da stigne do vrlo osetljivih „Vebovih“ detektora danas.

„Fenomenalno je što imamo teleskop koji može da uhvati svetlost od pre 13 milijardi godina tako detaljno. Prvi put možemo da posmatramo okruženje u kom se nalaze ovi kvazari, gde su se razvili i kakvo je bilo njihovo susedstvo“, kažu istraživači.

„Otkrili smo da je jedina razlika između ovih pet kvazara u tome što njihova okruženja izgledaju toliko različito. Na primer, jedan kvazar je imao skoro 50 galaksija oko sebe, a drugi samo dve, dok su oba u jednakom okviru obima, mase, sjaja i vremena“.

Neslaganje kvazarskih polja predstavlja devijaciju u standardnoj slici rasta crnih rupa i formiranja galaksija. Po najboljem shvatanju fizičara kako su nastali prvi objekti u univerzumu, kosmička mreža tamne materije treba da je odredila kurs. Tamna materija je još uvek nepoznat oblik materije koji nema druge interakcije sa svojim okruženjem osim putem gravitacije.

Smatra se da je ubrzo nakon Velikog praska univerzum formirao vlakna tamne materije koja su funkcionisala kao neka vrsta gravitacionog puta, privlačeći gas i prašinu. U vrlo gustim oblastima te mreže, materija bi se akumulirala formirajući masivnije objekte. Najsjajniji, najmasivniji rani objekti, poput kvazara, formirali bi se u najgušćim oblastima mreže, što bi proizvelo i mnoge druge, manje galaksije.

„Kosmička mreža tamne materije predstavlja solidnu pretpostavku našeg kosmološkog modela univerzuma i može se detaljno opisati pomoću numeričkih simulacija“, kažu istraživači. „Poredeći naše opservacije s tim simulacijama, možemo utvrditi gde se u kosmičkoj mreži nalaze kvazari“.

Naučnici procenjuju da su kvazari morali da rastu kontinuirano sa vrlo velikim stopama akrecije da bi dostigli ektremnu masu i sjaj u vremenima u kojima su viđeni, manje od milijardu godina nakon Velikog praska.

Glavno pitanje je kako se crne rupe sa milijardom solarnih masa formiraju u vreme kad je univerzum još vrlo, vrlo mlad.

Nalazi možda donose više pitanja nego odgovora. Izgleda da „usamljeni“ kvazari žive u relativno praznim oblastima svemira. Ako su kosmološki modeli fizičara ispravni, ove puste oblasti ukazuju na vrlo malo tamne materije, tj. početnog materijala za stvaranje zvezda i galaksija. Kako su onda nastali ekstremno sjajni i masivni kvazari?

Rezultati pokazuju da još uvek nedostaje značajan deo slagalice koja objašnjava rast ovih supermasivnih crnih rupa. Ako nema dovoljno materijala za kontinuiran rast nekih kvazara, to znači da mora postojati neki drugi način na koji mogu da rastu, koji tek treba otkriti.

(Telegraf Nauka/EurekAlert)