Foarte aproape de început, cred oamenii de știință, au fost găuri negre.
Aceste găuri negre, pe care astronomii nu le-au detectat niciodată în mod direct, nu s-au format în mod obișnuit: prăbușirea explozivă a unei stele mari, pe moarte, în putul său gravitațional. Cercetătorii cred că problema din aceste găuri negre nu a fost zdrobită într-o singularitate de ultimele gâdilări ale unei stele vechi.
Într-adevăr, atunci, în primii 1 miliard de ani ai universului, nu existau stele vechi. În schimb, erau nori uriași de materie, umplând spațiu, însămânțând cele mai timpurii galaxii. Cercetătorii cred că s-au strâns într-o mai mare măsură, însă, prăbușindu-se în propria sa gravitație, așa cum au făcut mai târziu stelele vechi pe măsură ce universul a îmbătrânit. Cercetătorii sunt prăbușiți, au crezut găuri negre supermasive care nu aveau viață anterioară ca stele. Astronomii numesc aceste singularități „găuri negre cu colaps direct” (DCBHs).
Problema cu această teorie este însă că nimeni nu a găsit vreodată una.
Dar asta s-ar putea schimba. O nouă lucrare de la Institutul Tehnologic din Georgia a publicat pe 10 septembrie în revista Nature Astronomy propune că James Webb Space Telescope (JWST), pe care NASA intenționează să îl lanseze la un moment dat în următorii câțiva ani, ar trebui să fie suficient de sensibil pentru a detecta o galaxie. conținând o gaură neagră din această perioadă străveche a istoriei universului. Și noul studiu propune un set de semnături care ar putea fi utilizate pentru a identifica o galaxie care se găzduiește DCBH.
Și este posibil ca telescopul ultrapowerful să nu fie nevoit să caute cerul foarte mult timp pentru a găsi unul.
„Prezicem că viitorul telescop spațial James Webb ar putea fi capabil să detecteze și să distingă o tânără galaxie care găzduiește o gaură neagră cu colaps direct ... cu un timp de expunere total de 20.000 de secunde”, au scris cercetătorii. (Mai târziu, ei au observat că există anumite elemente „brute” ale acestei estimări de timp.)
Pentru a-și face predicția, cercetătorii au folosit un model de computer pentru a simula formarea unui DCBH în universul timpuriu. Ei au descoperit că atunci când se formează un DCBH, cauzează o mulțime de stele uriașe, de scurtă durată, care nu conțin metale în jurul său. Deci, lumina provenită din galaxia sa gazdă ar conține semnături ale stelelor cu conținut scăzut de metal.
Ei au descoperit, de asemenea, că un DCBH emergent emite frecvențe particulare, înalte, de radiații electromagnetice, pe care JWST le-ar putea recunoaște - deși acea radiație ar fi călătorit până acum, de la o galaxie care se deplasează atât de repede în direcția opusă, încât ar fi redshifted în radiații infraroșii prin ora la care a ajuns sistemul nostru solar. (Lumina este redshift sau se orientează spre lungimi de undă mai lungi, deoarece obiectele din univers se îndepărtează mai departe unul de celălalt.)
Și asta ajunge la motivul care stă la baza faptului că cercetătorii nu pot încă specula (în termeni foarte avansați) despre cum ar trebui să arate un DCBH în JWST și să aștepte în jur ca JWST să ajungă efectiv în spațiu: Pentru a studia universul timpuriu, oamenii de știință au a privi foarte departe, la o lumină foarte veche care călătorește de foarte mult timp. Această lumină este în special slabă și fără un instrument la fel de sensibil ca JWST, umanitatea nu are în prezent o modalitate de a o detecta.
Totuși, odată ce JWST se lansează, ar trebui să poată detecta DCBH într-o ordine relativ scurtă, au scris cercetătorii. Acest lucru se datorează faptului că există o mulțime de găuri negre pe care cercetătorii le pot detecta deja din universul puțin mai târziu despre care ei suspectează că ar putea fi DCBHs. Dar acele găuri negre sunt mai aproape de Pământ, astfel încât semnalele pe care umanitatea le poate detecta acum au fost create mai târziu în viața lor se întind, atunci când s-au pierdut dovezi pentru modul în care s-au format.
Există o serie de întrebări deschise despre DCBH-uri la care JWST ar putea răspunde, au spus cercetătorii într-o declarație - cum ar fi dacă se formează un DCBH și determină formarea unei galaxii în jurul acesteia sau dacă DCBH-urile formate după ce materia din jurul lor s-au prăbușit deja împreună în stele.
„Acesta este unul dintre ultimele mari mistere ale universului timpuriu”, a declarat Kirk Barrow, primul autor al lucrării și un recent absolvent de doctorat al Școlii de fizică din Georgia Tech. "Sperăm că acest studiu oferă un pas bun spre a înțelege modul în care aceste găuri negre super-masive s-au format la nașterea unei galaxii."
