Lỗ đen được phát hiện ẩn nấp vào buổi bình minh của vũ trụ quá lớn để có thể giải thích dễ dàng. Thiên hà này nằm ở trung tâm của thiên hà có tên J1120+0641, có khối lượng lớn hơn một tỷ mặt trời.

Ngày nay có những lỗ đen thậm chí còn lớn hơn xung quanh chúng ta. Vấn đề là khi Bởi vì có J1120+0641. Chưa đầy 770 triệu năm sau Vụ nổ lớn, thật khó để biết làm thế nào lỗ đen có đủ thời gian để đạt được khối lượng lớn như vậy.

Chúng ta đã biết về thiên hà và lỗ đen đông đúc của nó trong hơn một thập kỷ và các nhà khoa học đã có những ý tưởng về việc nó hình thành như thế nào. Bây giờ, ghi chú có thể được thực hiện bằng cách sử dụng James Webb Bạn đã vô hiệu hóa một trong những khái niệm đó. Xét theo mọi khía cạnh, J1120+0641 có vẻ “bình thường một cách đáng kinh ngạc”, để ngỏ những lời giải thích kỳ lạ hơn về trọng lượng tăng lên của lỗ đen.

Đã phát hiện thấy J1120+0641 Nó được công bố vào năm 2011Trong một vài năm, nó vẫn là thiên hà quasar xa nhất được biết đến. Thực sự đã được một vài năm tốt đẹp. Theo những gì chúng tôi biết, J1120+0641 là một vật thể kỳ lạ và chỉ có một lời giải thích khả dĩ cho kích thước của nó vẫn chưa được giải đáp.

Các thiên hà quasar là những thiên hà chứa một lỗ đen siêu lớn ở trung tâm đang ăn với tốc độ cực lớn. Nó được bao quanh bởi một đám mây khí và bụi khổng lồ đang hấp thụ nó càng nhanh càng tốt. Ma sát và trọng lực xung quanh lỗ đen làm nóng vật liệu, khiến nó tỏa sáng rực rỡ.

Nhưng tốc độ mà lỗ đen có thể ăn không phải là vô hạn. Tỷ lệ ổn định tối đa được xác định bởi nó giới hạn EddingtonSau đó vật liệu nóng tỏa sáng rất rực rỡ Áp suất bức xạ sẽ vượt quá lực hấp dẫnđẩy vật chất ra xa và không để lại gì cho lỗ đen ăn.

Giờ đây, các lỗ đen có thể nhanh chóng đi vào vùng siêu bồi tụ Eddington, vượt qua giới hạn đó và nuốt chửng càng nhiều vật chất càng tốt trước khi áp suất bức xạ tác động. Đây có thể là một lời giải thích cho lỗ đen ở trung tâm J1120+. 0641, và ngay khi chúng ta tìm thấy chúng với số lượng lớn hơn, có những lỗ đen lớn khác đang ẩn nấp ở thời kỳ đầu của vũ trụ.

Để tìm kiếm các dấu hiệu của siêu bồi tụ Eddington, các nhà thiên văn học cần dữ liệu có độ phân giải đủ để thực hiện phân tích chi tiết về ánh sáng của thiên hà, tìm kiếm các dấu hiệu liên quan đến các quá trình cực đoan. Đó là lý do tại sao chúng ta cần Kính viễn vọng Không gian James Webb, kính viễn vọng không gian mạnh nhất từng được chế tạo, được tối ưu hóa để quan sát những khoảng không gian và thời gian xa xôi đó.

Kính thiên văn James Webb đã quan sát thiên hà này vào đầu năm 2023 và một nhóm do nhà thiên văn học Sarah Bosman thuộc Viện Thiên văn học Max Planck ở Đức dẫn đầu đã phân tích ánh sáng mà nó thu thập được để phân loại các đặc tính của vật chất xung quanh lỗ đen: một vòng bụi khổng lồ ở ngoại vi, và một đĩa phát sáng quay quanh lỗ đen. Và nó ăn vào nó.

Phân tích này tiết lộ rằng lỗ đen đang ăn rất bình thường và không có gì trong quá trình bồi tụ của nó trông khác biệt đáng kể so với các quasar trẻ hơn khác.

Một lời giải thích khả dĩ cho sự tồn tại của những lỗ đen khổng lồ này là do lượng bụi dư thừa đã khiến các nhà thiên văn học đánh giá quá cao khối lượng của chúng. Tuy nhiên, cũng không có dấu hiệu của bụi bổ sung.

Điều này có nghĩa là J1120+0641 trông giống như vậy: một thiên hà quasar rất bình thường, với một lỗ đen không ngấu nghiến vật chất ở tốc độ rất cao. Lỗ đen và phương pháp kiếm ăn của nó đã tương đối hoàn thiện vào thời điểm chúng ta quan sát nó, trong vòng vài trăm triệu năm sau Vụ nổ lớn.

“Nhìn chung, những quan sát mới làm tăng thêm điều bí ẩn: các chuẩn tinh ban đầu bình thường đến mức đáng kinh ngạc.” Boseman nói“Bất kể chúng ta quan sát chúng ở bước sóng nào, các quasar hầu như giống hệt nhau trong mọi thời đại của vũ trụ.”

Điều này có nghĩa là siêu bồi tụ Eddington không phải là câu trả lời cho sự phát triển của các lỗ đen khổng lồ khó hiểu vào buổi bình minh của thời gian.

Lời giải thích chính còn lại là các lỗ đen được hình thành từ những “hạt giống” rất lớn ngay từ đầu. Thay vì là một quá trình chậm rãi, từ từ từ một vật gì đó có kích thước bằng một ngôi sao, lý thuyết này đề xuất rằng các lỗ đen hình thành từ sự sụp đổ của các khối vật chất hoặc thậm chí là những ngôi sao rất nặng gấp hàng trăm nghìn lần khối lượng Mặt trời, khiến kích thước của chúng có phần lớn. bắt đầu.

Khi chúng ta tìm thấy ngày càng nhiều những con quái vật khổng lồ này ẩn náu trong màn sương của vũ trụ sơ khai, ý tưởng này dường như bớt kỳ quặc hơn và giống như lời giải thích khả thi nhất mà chúng ta có về kỷ nguyên bí ẩn này trong lịch sử vũ trụ của chúng ta.

Nghiên cứu được công bố trên Thiên văn học thiên nhiên.