Egy magányos óriás a korai univerzumban
A JWST eredetileg azért pásztázta a korai világegyetemet, hogy az első galaxisok létrejöttét kutassa – ehhez képest QSO1 léte abszolút meglepetés. Ekkora tömegű, „meztelen”, vagyis galaxis nélküli fekete lyukat eddig nem ismertek. A hagyományos nézet szerint a fekete lyukak akkor alakulnak ki, ha egy galaxis nagy tömegű csillagai meghalnak, majd ezek az ún. csillagmaradvány-fekete lyukak összeolvadnak és anyagot szippantanak fel, így nőnek hatalmasra. QSO1 azonban semmilyen jelet nem mutat arra, hogy valaha is volt körülötte galaxis.
Érdemes kiemelni, hogy a fekete lyuk magányossága miatt többen felvetik: akár egy új, eddig ismeretlen objektumosztályról is szó lehet.
A vörös pöttyök rejtélye
QSO1 csak egy a JWST által észlelt több száz, úgynevezett „kis vörös pötty” közül. Ezeket a szinte felfoghatatlanul kicsi, intenzív fényforrásokat az teszi különlegessé, hogy semmi sem utal arra, hogy galaxisokhoz tartoznának. QSO1 például három visszatükröződő pöttyként jelent meg egy 2023-as JWST-felvételen. A csillagászok szerint itt a lencsehatás – vagyis a közöttünk és QSO1 között elhelyezkedő galaxisok és sötét anyag – felerősítette és eltorzította a távoli objektum fényét, így sikerült ilyen részletesen megfigyelni.
A három vörös pont egyike sem mutatta a lencsehatás megszokott, elnyújtott alakját, mindegyik kompakt maradt. Ez egyértelmű jele annak, hogy kizárólag valami rendkívül kicsi és tömör dologról, például egy fekete lyukról lehet szó.
Bizonyítékok: tömeg, környezet, összetétel
A kutatók fél éven át, összesen 120 órányi megfigyelési időt szántak QSO1 tanulmányozására. A mért spektrumokból kiderült, hogy tömege akár 50 millió naptömeg, átmérője legfeljebb 100 fényév lehet. Ilyen tömörséggel ilyen objektum csak fekete lyuk lehet – különösen úgy, hogy a megfigyelések idején a világegyetem még csak 750 millió éves volt (ma már majdnem 14 milliárd éves).
A jelek szerint QSO1 legalább kétharmad részben fekete lyukból áll, a maradékot gáz, esetleg néhány csillag alkotja, ám több kutató szerint akár 90% is lehet a fekete lyuk aránya. Ez elképesztő tömörséget jelent – ilyet korábban soha, sehol nem láttak. Ennek ellenére közvetlen környezeti nyom teljesen hiányzik: nincs galaxis, nincs jel arra, hogy valaha galaxisformáló struktúrákat épített volna fel.
Az objektumot beborító anyag szinte kizárólag hidrogén – ugyanaz az elem, amely a Nagy Bumm (Big Bang) után keletkezett. Ebből arra lehet következtetni, hogy QSO1 már az első csillagok keletkezése előtt elérte jelenlegi formáját.
Honnan jöhetett QSO1?
Az egyik legizgalmasabb – egyesek szemében legellentmondásosabb – magyarázat egészen Stephen Hawking 1971-es elméletéig nyúlik vissza: a fekete lyukak akár közvetlenül a Nagy Bumm (Big Bang) után is kialakulhattak, amikor az univerzum sűrűbb „foltjai” összeomlottak. Ilyen ősi, ún. primordiális fekete lyukak a semmiből nőttek akkorára, mint QSO1. Ez arra enged következtetni, hogy a fekete lyukak önállóan, galaxisok nélkül is létrejöhettek.
Vannak azonban alternatív modellek is: egyesek szerint az ősi gázfelhőkből indult a folyamat, nem rögtön fekete lyukak keletkeztek. Ezeket a maradék sugárzás melegen tartotta, megakadályozta a csillagképződést, így ezek a felhők idővel szupertömegű fekete lyukakká omlottak össze. Mások úgy gondolják, hogy előbb kialakult egy galaxis, amely gyorsan létrehozott egy nagy fekete lyukat, majd a csillagai eltűntek, magára hagyva az óriást.
Új kozmikus korszak küszöbén
Az elmúlt évtizedekben a csillagászok rengeteg elméletet alkottak arról, hogyan lehetnek ilyen hatalmas fekete lyukak az univerzum nagyjából egymilliárd éves korában galaxisok közepén. QSO1 azonban most azt mutatja: van, vagy legalábbis volt egy teljesen más út is.
A JWST egyébként már más, különös fekete lyukat is talált, például az UHZ1-ben, amely a Nagy Bumm (Big Bang) után félmilliárd évvel létezett, és ott is a fekete lyuk „túlsúlya” figyelhető meg a környező galaxis rovására.
Regan asztrofizikus frappánsan fogalmaz: eddig olyan volt, mintha kamaszokból és felnőttekből próbáltuk volna megérteni az emberiség történetét – most meg váratlanul ránk zúdult egy rakás kisgyerek, azaz ilyen „rendezetlen” vörös pötty, és velük együtt irtózatos tempóban bővülnek az új kérdéseink is. Egyszerűen egy teljesen új univerzumot látunk.
