Riješili misterij crvenih točkica u svemiru? Teleskop Webb otkrio dokaze da su to ‘crne zvijezde’

Svemirski teleskop James Webb od početka rada 2022. godine ne prestaje pomicati granice našeg razumijevanja svemira. Jedna od najvećih zagonetki koju je otkrio jest pojava “malih crvenih točkica” – tajanstvenih objekata u ranom svemiru. Sada, zahvaljujući dosad najdubljoj analizi svjetlosti jedne od tih točkica, znanstvenici vjeruju da su pronašli odgovor. Čini se da to nisu galaksije u klasičnom smislu, već nešto posve novo i egzotično: “crne zvijezde”.

Zagonetka iz zore svemira

Male crvene točkice, skraćeno LRD (Little Red Dots), pojavile su se u velikom broju na Webbovim slikama dubokog svemira, u eri samo 600 milijuna godina nakon Velikog praska. Njihova jarka crvena boja i iznimna kompaktnost odmah su privukle pažnju astronoma. Prvotne hipoteze sugerirale su da se radi o nevjerojatno masivnim galaksijama koje su se formirale brže nego što su to dopuštali postojeći kozmološki modeli. Neki su znanstvenici čak govorili da ovi objekti “lome kozmologiju”, jer je bilo teško objasniti kako su se tako goleme nakupine zvijezda mogle stvoriti u tako kratkom vremenu. Uz to, nedostajale su im ključne karakteristike tipičnih aktivnih galaktičkih jezgri, poput snažne emisije rendgenskih zraka, što je misterij činilo još dubljim.

Sretan slučaj i kozmičko povećalo

Ključni pomak u rješavanju zagonetke donio je sretan splet okolnosti i prirodni fenomen gravitacijske leće. Tim astronoma predvođen Vasilyjem Kokorevim sa Sveučilišta u Teksasu u Austinu promatrao je masivni galaktički skup Abell S1063. Sasvim slučajno, u njihovom vidnom polju našao se i jedan LRD objekt, katalogiziran kao GLIMPSE-17775, viđen kakav je bio 1,8 milijardi godina nakon Velikog praska. Golema masa skupa Abell S1063 djelovala je kao prirodno kozmičko povećalo, savijajući i pojačavajući svjetlost udaljenog objekta. Zahvaljujući tome, 30-satno promatranje teleskopom Webb imalo je učinak kao da je trajalo čak 80 sati, omogućivši znanstvenicima da snime dosad najdublji i najdetaljniji spektar jednog LRD-a.

Slaganje slagalice iz spektra svjetlosti

Dobiveni spektar, duga svjetlosti razložena na sastavne boje, bio je riznica informacija. Tim je identificirao više od 40 jedinstvenih spektralnih linija, kemijskih otisaka koje ostavljaju različiti elementi.

​- Kad smo prvi put vidjeli spektar, bilo je kao da su svi dijelovi slagalice razbacani po podu. Uzimali smo svaki komadić, mjerili linije i počeli ih spajati u mozaik – slikovito je opisao Kokorev.

Analiza je otkrila nekoliko ključnih dokaza. Spektralne linije nisu odgovarale modelu rotirajućeg oblaka plina, već su ukazivale na efekt poznat kao raspršenje elektrona, što je jasan znak da izvor svjetlosti obavija gusti plinoviti omotač. Snaga i omjeri određenih linija, posebice 16 linija željeza koje je tim nazvao “željeznom šumom”, zahtijevaju izvor iznimno visoke energije, karakterističan za supermasivnu crnu rupu koja rapidno guta okolni materijal. Detektirana je i fluorescencija te apsorpcija helija, što je dodatno potvrdilo prisutnost gustog medija koji okružuje moćan izvor zračenja.

Rođenje modela “crne zvijezde”

Svi dokazi uklapaju se u model poznat kao BH* ili “crna zvijezda”. Prema toj teoriji, LRD objekti su supermasivne crne rupe u fazi iznimno brzog rasta, obavijene gustom čahurom djelomično ioniziranog plina. Ta čahura apsorbira i prerađuje intenzivno zračenje koje dolazi iz blizine crne rupe, stvarajući jedinstveni svjetlosni potpis. Ovaj model elegantno rješava i prethodne nedoumice. Gusta čahura plina objašnjava zašto su objekti slabi u rendgenskom spektru. Što je još važnije, rješava se početni kozmološki problem. Svjetlina ovih objekata ne potječe od zvijezda u nemoguće masivnoj galaksiji, već od energije koja se oslobađa dok materijal pada u crnu rupu. Time se objašnjava njihova pojava bez potrebe za revizijom temeljnih kozmoloških principa.

​- Sve se uklapa, ništa nije slomljeno, i mislim da to čini zagonetku našeg svemira još boljom – zaključio je Kokorev.

*uz korištenje AI-ja