Kosmiczne zderzenie kluczem do powstania osobliwej galaktyki
Badacze opisujący obserwacje w The Astrophysical Journal Letters zaprezentowali światu strukturę nazwaną Galaktyką Nieskończoności. Powstała ona wskutek kolizji dwóch galaktyk spiralnych, których nakładające się pierścienie gwiazd utworzyły świecącą ósemkę. Pieter van Dokkum z Uniwersytetu Yale i Gabriel Brammer z Uniwersytetu Kopenhaskiego dokonali odkrycia podczas analizy archiwalnych danych z przeglądu COSMOS-Web prowadzonego przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Obiekt składa się z dwóch wyraźnych pierścieni gwiazd oraz rozległej chmury zjonizowanego wodoru, rozciągającej się na obszarze przekraczającym 30 000 lat świetlnych. Decydującą rolę w ukształtowaniu tej osobliwej galaktyki odegrały fale uderzeniowe powstałe podczas kolizji. Skompresowały one gaz między jądrami galaktyk, tworząc turbulentne, wysokociśnieniowe środowisko, które mogło doprowadzić do narodzin czarnej dziury.
Czytaj też: Co widzisz na zdjęciu tej galaktyki? Astronomowie ogłosili swoją propozycję
Najbardziej zaskakującym aspektem odkrycia jest położenie supermasywnej czarnej dziury o masie około miliona mas Słońca. Zamiast znajdować się w centrach łączących się galaktyk, obiekt ten ulokowany jest dokładnie w połowie drogi między nimi. Jak wyjaśnia van Dokkum, znalezienie czarnej dziury, która nie znajduje się w jądrze masywnej galaktyki, jest samo w sobie niezwykłe. Jej geneza może być jednak nawet bardziej fascynująca, ponieważ astronomowie sugerują, jakoby nie dotarła tam z zewnątrz, ale powstała na miejscu. I to całkiem niedawno. Analizy spektroskopowe wskazują, że czarna dziura znajduje się dokładnie w centrum rozkładu prędkości otaczającego gazu. To silny argument za tym, że powstała ona lokalnie, a nie przemieściła się z innego miejsca. Naukowcy podejrzewają również, że w całym układzie mogą istnieć aż trzy supermasywne czarne dziury – po jednej w każdym z pierwotnych jąder galaktycznych oraz ta nowo odkryta. Potwierdzenie tej hipotezy wymaga jednak dodatkowych obserwacji radiowych i spektroskopowych.
Alternatywa dla tradycyjnych teorii
Odkrycie może potwierdzać mniej popularny model powstawania supermasywnych czarnych dziur, znany jako teoria bezpośredniego kolapsu. Powszechnie akceptowane założenie sugeruje, iż małe czarne dziury powstałe z zapadających się gwiazdy rosną przez miliardy lat poprzez łączenie się z innymi tego typu obiektami. Problem w tym, że Teleskop Webba już wcześniej wykrył supermasywne czarne dziury istniejące we wszechświecie zbyt wcześnie, by zdążyły powstać w ten powolny sposób. Wskazywało to na możliwość istnienia innych mechanizmów narodzin obiektów o tak wysokich masach. Galaktyka Nieskończoności może okazać się flagową przedstawicielką tego nowego mechanizmu. Zderzenie dwóch galaktyk bogatych w gaz i metale wywołało wstrząsy, które gwałtownie sprężyły gaz między ich jądrami. Ekstremalne warunki, przejawiające się silnymi turbulencjami i wysokim ciśnieniem, mogły zahamować formowanie się gwiazd i umożliwić bezpośredni grawitacyjny kolaps w czarną dziurę.
Najnowsze ustalenia mogą mieć znaczenie dla badań nad młodym wszechświatem. Dokonane odkrycie odnosi się bowiem do tego, jak supermasywne czarne dziury mogły powstać zaskakująco krótko po Wielkim Wybuchu. Choć dziś kolizje galaktyk są rzadkie, podobne ekstremalne warunki były prawdopodobnie częstsze we wczesnym wszechświecie. I choć będzie potrzeba więcej dowodów w tej sprawie, to te zgromadzone dotychczas wspierają hipotezę o zaobserwowaniu nowo narodzonej supermasywnej czarnej dziury. My widzimy natomiast po raz kolejny, jak wiele zagadkowych mechanizmów wciąż kryje się przed ekspertami w dziedzinie astronomii.