Uitați de „omuleții verzi” – „punctele roșii” din universul infantil au atras atenția. Telescopul spațial James Webb (JWST).
Corpurile roșii ciudate, spun oamenii de știință, ascund stele despre care modelele sugerează că sunt „prea vechi” pentru a fi trăit în timpurile cosmice timpurii și găuri negre care măsoară de mii de ori mai mare decât gaură neagră supermasivă din inima Căii Lactee. Oamenii de știință cred că aceste obiecte trebuie să se fi născut într-un mod unic pentru universul timpuriu – printr-o metodă care pare să fi încetat în cosmos după aproximativ 1 miliard de ani de existență.
Cele trei puncte roșii sunt văzute așa cum erau atunci când universul avea între 600 de milioane și 800 de milioane de ani. Deși asta poate părea un timp extraordinar de lung după Big bangfaptul că universul are 13,8 miliarde de ani înseamnă că nu avea mai mult de 5% din vârsta sa actuală când existau aceste obiecte.
Prin confirmarea existenței acestor puncte în universul timpuriuaceste descoperiri ale JWST ar putea contesta ceea ce știm despre evoluția galaxiilor și a găurilor negre supermasive care stau în inimile lor.
LEGATE DE: 35 de imagini uluitoare ale telescopului spațial James Webb
Echipa, condusă de oameni de știință de la Universitatea Penn State, a văzut aceste misterioase ciudățenii cosmice purpurie atunci când a investigat universul timpuriu cu instrumentul JWST Near Infrared Spectrograph (NIRSpec) ca parte a studiului RUBIES.
„Este foarte confuz”, membrul echipei Joel Leja, profesor asistent de astronomie și astrofizică la Penn State, a spus într-o declarație. „Puteți face acest lucru să se potrivească inconfortabil în modelul nostru actual al universului, dar numai dacă evocăm o formare exotică, nebunește de rapidă la începutul timpului.
„Acesta este, fără îndoială, cel mai ciudat și mai interesant set de obiecte pe care l-am văzut în cariera mea.”
Ce se află în spatele punctelor?
Cercetătorii au studiat intensitatea diferitelor lungimi de undă de lumină care provin din punctele roșii. Acest lucru a dezvăluit semne că stelele sunt vechi de sute de milioane de ani – mult mai vechi decât este de așteptat pentru stelele din această etapă incipientă a cosmosului.
Cercetătorii au văzut, de asemenea, urme de găuri negre supermasive în regiunile micilor puncte roșii cu mase echivalente cu milioane, uneori chiar miliarde, de sori. Aceste găuri negre sunt între 100 și 1.000 de ori mai masive decât Săgetătorul A* (Sgr A*), gaura neagră supermasivă din inima Calea lactee care se află la doar 26.000 de ani lumină de Pământ.
Ambele descoperiri nu sunt așteptate conform modelelor actuale de evoluție cosmică, creștere a galaxiilor sau formare a găurilor negre supermasive. Toate aceste teorii sugerează că galaxiile și găurile negre supermasive cresc în pas, dar această creștere durează miliarde de ani.
„Am confirmat că acestea par să fie pline de stele antice – vechi de sute de milioane de ani – într-un univers care este doar [600 million to 800 million years] vechi. În mod remarcabil, aceste obiecte dețin recordul pentru cele mai vechi semnături ale luminii veche a stelelor”, a spus liderul cercetării Bingjie Wang, un cercetător postdoctoral la Penn State, în declarație. „A fost total neașteptat să găsim stele vechi într-un univers foarte tânăr. Modelele standard ale cosmologie și formarea galaxiilor au avut un succes incredibil, totuși aceste obiecte luminoase nu se potrivesc destul de confortabil în acele teorii.”
Echipa a observat pentru prima dată punctele roșii în timp ce folosea JWST în iulie. La acea vreme, cercetătorii au bănuit imediat că obiectele erau de fapt galaxii care existau cu aproximativ 13,5 miliarde de ani în urmă.
O investigație mai profundă a spectrelor de lumină ale acestor obiecte a confirmat că acestea sunt galaxii care au trăit chiar în zorii timpului și, de asemenea, a dezvăluit că găurile negre supermasive „supermasive” și stelele imposibil de „vechi” au alimentat puterea impresionantă de lumină a punctelor roșii.
Echipa nu este încă sigur cât de mult din lumina de la punctele roșii provine din fiecare dintre aceste surse. Asta înseamnă că aceste galaxii sunt fie neașteptat de vechi și mai masive decât Calea lacteecare s-au format mult mai devreme decât prevăd modelele, sau au cantități normale de masă, dar găuri negre prea masive cumva – goluri care sunt mult mai masive decât ar avea o galaxie similară în epoca actuală a cosmosului.
„Distingerea dintre lumina de materialul care cade într-o gaură neagră și lumina emisă de stele în aceste obiecte mici, îndepărtate este o provocare”, a spus Wang. „Acea incapacitate de a face diferența în setul de date actual lasă spațiu amplu pentru interpretarea acestor obiecte intrigante.”
Nu este o gaură neagră supermasivă obișnuită!
Desigur, toate găurile negre au limite de captare a luminii numite „orizonturi de evenimente”, ceea ce înseamnă că, oricât de multă lumină ar contribui la micile puncte roșii, aceasta trebuie să provină din materialul care le înconjoară mai degrabă decât din interior.
Influența gravitațională extraordinară a găurilor negre generează condiții turbulente în acest material, care, de asemenea, alimentează gaura neagră în timp, încălzind-o și făcând-o să strălucească puternic. Regiunile alimentate de găuri negre supermasive în acest fel sunt numite „quazari”, iar regiunile galaxiilor lor în care se află sunt cunoscute sub denumirea de „nuclee galactice active (AGN).
Aceste regiuni de găuri negre „puncte roșii” recent găsite ar putea fi diferite de alți quasari, chiar și de cei pe care JWST le-a văzut deja în universul timpuriu. De exemplu, găurile negre cu punct roșu par să producă mult mai mult lumină ultravioletă decât așteptat. Cu toate acestea, cel mai șocant lucru la aceste găuri negre supermasive rămâne cât de masive par.
„În mod normal, găurile negre supermasive sunt asociate cu galaxii”, a spus Leja. „Ei cresc împreună și trec prin toate experiențele lor majore de viață împreună. Dar aici, avem o gaură neagră adultă complet formată care trăiește în interiorul a ceea ce ar trebui să fie o galaxie bebelușă.
„Asta nu are sens pentru că aceste lucruri ar trebui să crească împreună, sau cel puțin așa credeam noi”.
Galaxiile cu puncte roșii sunt, de asemenea, surprinzătoare. Ele par să fie mult mai mici decât alte galaxii, în ciuda faptului că au aproape la fel de multe stele. Asta înseamnă că galaxiile cu puncte roșii par să fie formate din între 10 miliarde și 1 trilion de stele înghesuite într-o galaxie de câteva sute de ani lumină cu un volum de 1.000 de ori mai mic decât Calea Lactee.
Pentru a pune acest lucru în context, dacă Calea Lactee ar fi redusă la dimensiunea uneia dintre aceste galaxii cu puncte roșii, atunci cea mai apropiată stea de Soare (Proxima Centauri, care se află la 4,2 ani lumină distanță) s-ar afla în sistem solar. În plus, distanța dintre Pământ și gaura neagră supermasivă a Căii Lactee, Sgr A*, ar fi redusă de la 26.000 de ani lumină la doar 26 de ani lumină. Asta l-ar vedea pe ea și împrejurimile sale apărând pe cerul nopții deasupra Pământului.
„Aceste galaxii timpurii ar fi atât de dense cu stele – stele care trebuie să se fi format într-un mod pe care nu l-am văzut niciodată, în condiții la care nu ne-am aștepta niciodată într-o perioadă în care nu ne-am aștepta să le vedem”, a spus Leja. „Și din orice motiv, universul a încetat să mai facă obiecte ca acestea după doar câteva miliarde de ani. Sunt unice pentru universul timpuriu”.
Echipa intenționează să urmărească descoperirile sale cu mai multe observații ale acestor mici puncte roșii confuze pentru a înțelege mai bine misterele punctelor. Aceasta va include obținerea de spectre mai profunde prin îndreptarea JWST către obiectele roșii pentru perioade prelungite de timp pentru a obține spectre de emisie de lumină asociate cu diferite elemente. Acest lucru ar putea ajuta la dezlegarea contribuțiilor stelelor antice și ale găurilor negre supermasive din galaxii.
„Există o altă modalitate prin care am putea face o descoperire, și asta este [having] ideea corectă”, a concluzionat Leja. „Avem toate aceste piese de puzzle și se potrivesc doar dacă ignorăm faptul că unele dintre ele se sparg. Această problemă este supusă unui atac de geniu care ne-a scăpat până acum pe noi, pe toți colaboratorii noștri și pe întreaga comunitate științifică.
„Sincer, este palpitant să avem atât de mult din acest mister de aflat.”
Cercetarea echipei a fost publicată pe 26 iunie în jurnal Scrisori din jurnalul astrofizic.
Postat inițial pe Space.com.