Kosmos sprzed 13,3 miliarda lat zdecydowanie nie był tym, co znamy z podręczników. Gwiazdy dopiero zaczynały organizować się w większe struktury, gaz i pył wypełniały przestrzeń, a pierwsze galaktyki dopiero się formowały. I tam, zaledwie pół miliarda lat po Wielkim Wybuchu, już działała czarna dziura w sercu galaktyki CAPERS-LRD-z9. Światło pochodzące z niej, zarejestrowane przez Teleskop Jamesa Webba, przebyło do nas niemal cały wiek Wszechświata, niosąc informacje z czasów, o których mamy absolutnie nikłe pojęcie...
Zespół z Cosmic Frontier Center na Uniwersytecie Teksańskim w Austin dotarł do momentu, który w badaniach czarnych dziur jest zasadniczo niemal nieprzekraczalną granicą. Obecna technologia widzi tam już głównie hipotezy i domysły. CAPERS-LRD-z9 została zidentyfikowana dzięki spektroskopii – rozdzieleniu światła na poszczególne długości fal. W takim obrazie czarna dziura zdradza swoje istnienie charakterystycznym przesunięciem: gaz wciągany do jej wnętrza emituje promieniowanie rozciągnięte ku czerwieni, gdy oddala się od nas, i ściśnięte ku błękitowi, gdy pędzi w naszym kierunku. Badacze są wyczuleni na tym punkcie niesamowicie.
CAPERS-LRD-z9 należy do klasy obiektów, które astronomowie nazywają pieszczotliwie Little Red Dots – czyli: małe czerwone punkty. Tak po prostu. To zwarty typ galaktyk istniejących tylko w ciągu pierwszych około półtora miliarda lat po Wielkim Wybuchu. Jasne i intensywnie czerwone, nie przypominają tych znanych z obrazów teleskopu Hubble’a. Ich blask nie wynika najpewniej z obfitości gwiazd, bo na tak wczesnym etapie powstanie ich ogromnych ilości byłoby mało prawdopodobne. Coraz więcej dowodów wskazuje, że źródłem głównym energii z tego czasu są właśnie... supermasywne czarne dziury. A ta znaleziona jest najstarsza z nam znanych.
Źródło światła
Czarne dziury same w sobie nie świecą, ale materia, którą pochłaniają, robi to aż nazbyt chętnie. Ściskana do ekstremalnych gęstości i rozgrzewana do milionów stopni, emituje potężne ilości promieniowania, w tym w spektrum widzialnym dla naszych instrumentów. W przypadku CAPERS-LRD-z9 dodatkowym filtrem jest gęsta chmura gazu otaczająca centralny obiekt. To ona przesuwa światło w stronę czerwieni i nadaje galaktyce charakterystyczny odcień. Porównanie widma z innymi znanymi przykładami potwierdziło – sygnał jest niemal identyczny.
Najbardziej uderzający jest rozmiar tej czarnej dziury. Szacunki mówią o masie sięgającej nawet 300 milionów Słońc, co stanowi nawet połowę masy wszystkich gwiazd w galaktyce. Tak ogromny obiekt, istniejący tak wcześnie, wymaga głębszych badań. Jeśli powstawał w tempie przewidywanym przez obecne modele, nie zdążyłby osiągnąć takich rozmiarów w ciągu zaledwie kilkuset milionów lat. Albo więc proces wzrostu był znacznie szybszy, niż zakładamy, albo czarne dziury rodziły się wtedy od razu w skali, która dla nas obecnie pasuje do opisu: "supermasywna".
Dalsze obserwacje CAPERS-LRD-z9, planowane przy użyciu teleskopu Webba, mogą powiedzieć nam nieco więcej o ewolucji najwcześniejszych czarnych dziur. Obiekt ów idealnym poligonem badawczym – łączy w sobie cechy typowe dla Little Red Dots z jednoznacznym dowodem na obecność supermasywnej czarnej dziury. W tej skali czasowej nawet pojedyncza detekcja może sporo namieszać w zakresie naszej znajomości początków struktur we Wszechświecie.
