Znaleźli "skarb" w archiwach NASA. Rozwiązał największą zagadkę Webba
Największa astrofizyczna zagadka z początków misji teleskopu Webba została właśnie rozwiązana dzięki danym, które od ponad dekady leżały zapomniane na serwerach NASA.
Odkąd Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) rozpoczął swoje epokowe obserwacje, astronomowie nie mogli spać spokojnie przez jeden fascynujący fenomen. W najdalszych zakątkach wczesnego wszechświata zaczęli masowo odkrywać tajemnicze małe czerwone kropki.
Przez lata nikt nie potrafił ostatecznie potwierdzić, czym one są. Teraz, dzięki niespodziewanej pomocy zasłużonego teleskopu rentgenowskiego Chandra, zagadka doczekała się spektakularnego finału. Odpowiedź cały czas leżała na serwerach NASA.
Kosmiczna zabawa w chowanego
Krótko po tym, jak Webb otworzył swoje złote oko na wszechświat, na biurka naukowców zaczęły trafiać raporty o zupełnie nowej klasie obiektów. Oddalone o 12 mld lat świetlnych i więcej, maleńkie, czerwonate punkciki, nazwane w żargonie LRD (od ang. little red dots), stały się prawdziwym hitem astrofizyki.
Większość ekspertów skłaniała się ku teorii, że pod tym niewinnym wyglądem kryją się supermasywne czarne dziury, otulone niewyobrażalnie gęstymi obłokami gazu.
Problem polegał na tym, że szczelny kokon skutecznie blokował promieniowanie rentgenowskie i światło ultrafioletowe. To właśnie tych sygnatur astronomowie standardowo używają do namierzania pożerających materię czarnych dziur.
Z powodu tej nietypowej charakterystyki i podobieństwa do gęstych atmosfer gwiezdnych, badacze ukuli nawet dla tego zjawiska roboczą nazwę scenariusza gwiazdy z czarną dziurą. Brakowało jednak twardego dowodu, który połączyłby te czerwone kropki z klasycznymi, rosnącymi supermasywnymi czarnymi dziurami, z jakimi mamy do czynienia w późniejszych etapach ewolucji kosmosu.
Brakujące ogniwo świeci w rentgenie
Przełom nadszedł z najmniej oczekiwanej strony. Analizując połączone dane z teleskopu Webba oraz historyczne zapisy z Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra, badacze natrafili na obiekt oznaczony jako 3DHST-AEGIS-12014.
NASA/CXC/SAO/M. Weiss; adaptacja: K. Arcand i J. Major
Znajduje się on około 11,8 mld lat świetlnych od Ziemi i na pierwszy rzut oka wygląda jak typowy reprezentant małych czerwonych kropek. Jest jednak jeden kluczowy szczegół, który odróżnia go od reszty populacji. Ten konkretny obiekt jasno świeci w promieniach rentgenowskich.
Raphael Hviding z Instytutu Astronomii Maxa Plancka w Niemczech, główny autor badań opublikowanych w The Astrophysical Journal Letters, nie kryje entuzjazmu.
Astronomowie od kilku lat próbują ustalić, czym są te małe czerwone kropki. Ten pojedynczy obiekt rentgenowski może, jak to się mówi, pozwolić nam połączyć wszystkie kropki - powiedział.
Anna de Graaff z Center for Astrophysics w Cambridge dodaje, że znalezienie jednostki tak drastycznie odmiennej od reszty daje bezcenny wgląd w to, co napędza te tajemnicze struktury. Skoro LRD są szybko rosnącymi czarnymi dziurami, naukowcy wreszcie mogą zobaczyć, dlaczego zazwyczaj nie emitują charakterystycznego promieniowania, a w tym jednym przypadku machają do nas rentgenowską flagą.
Zaglądamy prosto w serce potwora
Odkryta przez Chandrę anomalia to najprawdopodobniej rzadka faza przejściowa w życiu wczesnych galaktyk. Badacze sugerują, że obserwujemy moment, w którym supermasywna czarna dziura dosłownie wyjada swój własny gazowy kokon. W miarę pożerania materii, w otaczającej czarną dziurę chmurze zaczynają pojawiać się luki i wyrwy.
To właśnie przez te kosmiczne okna ucieka promieniowanie rentgenowskie generowane przez materię spadającą za horyzont zdarzeń. Ostatecznie gaz zostanie całkowicie skonsumowany lub rozwiany, a struktura ewoluuje w typową, niczym nieosłoniętą supermasywną czarną dziurę.
Teorię tę potwierdzają same dane z teleskopu Chandra. Naukowcy dostrzegli w nich subtelne zmiany jasności promieniowania rentgenowskiego. Mechanizm przypomina nieco latarnię morską we mgle. Obracający się wokół czarnej dziury obłok gazu ma różną gęstość w różnych miejscach. Gdy gęstsze fragmenty przesuwają się przed źródłem promieniowania, blask przygasa, by po chwili znów rozbłysnąć.
Jeśli ten scenariusz się potwierdzi, będziemy mieli przed oczami najmocniejszy dowód na to, że w sercu niemal każdej małej czerwonej kropki we wczesnym wszechświecie bije potężna czarna dziura.
Więcej na Spider's Web:
Skarb, który leżał w archiwum przez dekadę
Cała ta historia ma w sobie niesamowity, iście filmowy zwrot akcji. Dane dotyczące tej przełomowej rentgenowskiej kropki leżały w archiwach teleskopu Chandra przez ponad dziesięć lat. Nikt nie miał pojęcia, jak rewelacyjny jest to materiał, dopóki w ten sam wycinek nieba nie spojrzał Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, dostarczając brakującego kontekstu.
Choć istnieje alternatywna hipoteza mówiąca o tym, że możemy mieć do czynienia ze zwykłą czarną dziurą przysłoniętą przez egzotyczny, nieznany wcześniej rodzaj pyłu kosmicznego, dotychczasowe dowody mocno wskazują na scenariusz ewolucyjnego przejścia.
Niezależnie od ostatecznych wyników planowanych już kolejnych obserwacji, to odkrycie stanowi kapitalny przykład tego, jak połączenie nowoczesnej technologii z archiwalnymi danymi z innych obserwatoriów może z dnia na dzień zmienić nasze rozumienie historii Wszechświata.
