Miért zavarba ejtőek ezek a fényforrások?
Külön figyelmet érdemel, hogy ezekből a forrásokból kékes, ultraibolya fényt észleltek, amelyet eddig az első, óriási csillagok tipikus kibocsátásának tartottunk. Ezek létrejötte azonban a jelenlegi csillagfejlődési modellek szerint lehetetlen ilyen rövid idő alatt – hiszen a világegyetem ezen szakaszában a gáz még túlságosan forró volt ahhoz, hogy csillagközi felhőkké sűrűsödjön, majd gravitációsan összeomoljon. A csillagok és galaxisok kialakulásához először sötét anyagból álló szerkezeteknek kellett megjelenniük, melyek gravitációja odavonzotta és lehűtötte a gázt. Ez a folyamat azonban sok százezer évig elhúzódik – jóval tovább tart, mint a most szóban forgó 100–200 millió éves időablak.
Korábbi felfedezések és a James Webb űrtávcső szerepe
A JWST előtt a legkorábban biztosan azonosított galaxisokat a Hubble űrteleszkóp (HST) segítségével találták, ezek a kilences vöröseltolódásnál voltak, vagyis 500–600 millió évvel az ősrobbanás után keletkeztek. A JWST első évében főként ezeket a korábban ismert galaxisokat igazolta vissza, ám amint 2022 nyarán megkezdte a galaxisjelöltek keresését még ennél is korábbi korszakokban, egyre több, szokatlanul nagytömegű és korukhoz képest túl sűrű galaxis jelent meg a felvételeken. Ez sok magyar csillagász számára sem fér bele a jelenlegi elméletekbe.
Az új, kilenc forrásból álló minta a JWST NIRCam kamerájának több mint százórányi felvétele alapján született, és több mint 80 000 objektum vizsgálata után választották ki őket. Ezek egy része pontszerű, más részük elnyújtottabb – emiatt a kutatók most próbálják kideríteni, vajon valóban ilyen messze vannak-e, vagy akár közelebbi galaxisokról, illetve más szennyező forrásokról lehet-e szó. A végső választ csak a spektroszkópia adhatja majd meg, amikor a fényüket hullámhossz szerint lebontva is ellenőrzik.
Mi lehet az ősi fény forrása? – Az ősi fekete lyukak elmélete
Mindezek ellenére a legvalószínűbb magyarázatként a kutatók egy új hipotézist is megfogalmaztak: nem az első csillagok világították be az Univerzum hajnalát, hanem az úgynevezett primordiális, vagyis ősi fekete lyukak. Ezek a fekete lyukak az ősrobbanás utáni első másodpercekben keletkeztek, amikor az Univerzum térfogatának növekedése, az infláció, extrém gyors tempóban tágította a teret. Kezdetben ezek az objektumok aprók (akár atomnyi méretűek) voltak, de 100 millió év alatt akár a Nap tömegének 10 000-szeresét is elérhették – hasonlóan a galaxisok mélyén ma is található szupernehéz fekete lyukakhoz.
Egy ilyen fekete lyuk környezetében a gáz gyorsan felforrósodik, intenzív sugárzást bocsát ki, amely távolról megtévesztően hasonlíthat egy óriáscsillag fénykibocsátására. A JWST jelenlegi képei alapján így nehéz megmondani, melyik elmélet a helyes, de a fényforrások alakja is árulkodó lehet: ha a feltételezett galaxis inkább pontszerű, valószínűbb a fekete lyuk magyarázat, míg ha elnyújtott, akkor inkább csillagokból áll.
A kutatócsoport szerint a kilenc fényforrás mintegy 30 százaléka lehet összhangban azzal, ahogy egy ősi fekete lyuk kinézhet. A döntő bizonyítékot azonban csak a kozmikus háttérsugárzás részletesebb vizsgálata hozhatja meg. Ha ezek a fekete lyukak valóban léteztek, hatással kellett legyenek a mindössze 380 000 évvel az ősrobbanás utáni háttérsugárzás szerkezetére is – ezt azonban a jelenlegi mérési technikák finomsága még nem éri el, így ezek a részletek most még rejtve maradnak.
Miért fontos mindez, és mi lehet a következő lépés?
Összefoglalva, a JWST egészen új kérdéseket vet fel a csillagok, galaxisok, sőt, a szupernehéz fekete lyukak keletkezéséről is. A legtávolabbi, legkorábbi fényforrások jóval előbb jelentek meg, mint azt korábban gondoltuk. Az ősi fekete lyukak elmélete nemcsak ezt magyarázhatja, hanem a legnagyobb galaxisok közepén ülő óriás fekete lyukak eredetére is választ adhat. Bár a JWST megfigyelései már most a műszer határait feszegetik, csak a következő évek részletesebb spektroszkópiai és háttérsugárzás-térképei adhatnak végső választ arra, tényleg az ősi fekete lyukak világították-e be az Univerzumot az első csillagok előtt. Egy biztos: a galaxisok és fekete lyukak történetének első fejezetét újra kell írni.
