Astronomowie potwierdzili istnienie masywnych obiektów przypominających gwiazdy zasilanych energią czarnych dziur w ich centrach. Odkrycie podważa istniejące modele wczesnego powstawania galaktyk i oferuje możliwe wyjaśnienie zagadkowych obserwacji dokonanych przez Teleskop Jamesa Webba (JWST). Te „czarne gwiazdy”, jak się je nazywa, były najwyraźniej powszechne w ciągu pierwszych miliardów lat istnienia Wszechświata, ale obecnie nie istnieją ich odpowiedniki, co wskazuje na zagubioną metodę wzrostu supermasywnych czarnych dziur.
Tajemnica małych czerwonych kropek
JWST początkowo odkrył populację niezwykle jasnych, zwartych i czerwonych galaktyk – nazwanych „małymi czerwonymi kropkami” (LRD) – które wymykały się łatwej klasyfikacji. Teorie sięgały od ciasno upakowanych gromad gwiazd po supermasywne czarne dziury ukryte za pyłem, ale żadna nie wyjaśniła w pełni zaobserwowanych wzorów światła. Widma LRD nie pasowały do żadnego z tych zjawisk, co wprawiało astronomów w zakłopotanie.
Hipoteza Czarnej Gwiazdy
Coraz większa konsensus sugeruje, że LRD to masywne kule gazu otaczające centralne czarne dziury. Gdy materia wpada do tych czarnych dziur, uwalniane są ogromne ilości energii grawitacyjnej, powodując, że otaczający gaz świeci bardzo intensywnie – przypominając gwiazdę, ale wielokrotnie jaśniej. Te czarne gwiazdy byłyby miliardy razy jaśniejsze od naszego Słońca, ale działałyby w oparciu o zupełnie inny mechanizm niż synteza jądrowa.
Mocowania dowodów: widma i zmienność
Niedawna analiza ponad stu LRD pokazuje, że ich widmo światła jest bardzo zbliżone do widma pojedynczej, gładkiej powierzchni – charakterystycznej dla gwiazd. Kontrastuje to ze złożonymi widmami typowych galaktyk, które łączą światło z wielu źródeł. Co więcej, zaobserwowane wahania jasności, nawet oglądane przez soczewki grawitacyjne (umożliwiające obserwacje z dziesięcioletnimi opóźnieniami), są zgodne z teoretycznymi modelami dysków akrecyjnych czarnych dziur.
„Model czarnej gwiazdy istnieje już od jakiegoś czasu, ale uznano go za dziwny i absurdalny, ale wydaje się, że faktycznie działa i ma największy sens” – mówi Gillian Bellovary z Amerykańskiego Muzeum Historii Naturalnej.
Wyzwania i przyszłe badania
Chociaż mocne dowody potwierdzają hipotezę czarnej gwiazdy, ostateczne potwierdzenie obecności czarnej dziury w każdym jądrze pozostaje wyzwaniem. Gęsta otoczka gazowa utrudnia bezpośrednie obserwacje, zmuszając astronomów do polegania na pomiarach pośrednich, takich jak wahania jasności. Przyszłe badania będą skupiać się na odkrywaniu charakterystycznych wzorców zmienności czarnych dziur i udoskonalaniu modeli wczesnego wzrostu czarnych dziur.
Odkrycia te sugerują nieznaną wcześniej fazę ewolucji wczesnego Wszechświata, w której czarne dziury mogły rosnąć w wyniku zasadniczo innego mechanizmu niż ten, który obserwujemy dzisiaj. Zrozumienie długości życia i wkładu tych czarnych gwiazd ma kluczowe znaczenie dla zrekonstruowania historii powstawania supermasywnych czarnych dziur, które obecnie znajdują się w centrach prawie wszystkich galaktyk.
