Egy nemzetközi kutatócsoport felfedezte minden idők legtávolabb észlelt égitestét. Az Ősrobbanás után körülbelül csupán 300 millió évvel felragyogó galaxis vagy a Világegyetem legidősebb csillagainak ad otthont, vagy egy szupernagy tömegű fekete lyuknak.

A HD1 jelű objektum vörös színnel látható a kiemelésben. (Forrás: Harikane et al.)

A tőlünk 13,5 milliárd fényévre lévő, HD1 jelű galaxisjelöltről a kutatócsoport a The Astrophysical Journal című szaklapban számolt be. Egy ehhez kapcsolódó tanulmányban a kutatók a felfedezett objektum természetével foglalkoztak. Eredményeiket a brit Királyi Csillagászati Társaság havonta megjelenő lapjában közölték.

A kutatók szerint két lehetőség áll fenn: az egyik szerint a HD1 talán elképesztő tempóban alkot csillagokat, és valószínűleg még III-as populációs csillagoknak is otthont adhat. Ezek a Világegyetem legelső csillagai, de mostanáig nem sikerült megfigyelnünk őket. A másik lehetőség, hogy egy szupernagy tömegű fekete lyuk található benne, amely százmilliószor nagyobb tömegű a Napnál.

„A forrás természetével kapcsolatos kérdések megválaszolása nem könnyű feladat.” – mondja Fabio Pacucci, a felfedezésről szóló tanulmány vezető szerzője. „Mintha egy hajó nemzetiségét akarnánk megtudni a lobogója alapján, miközben tőle távol, a parton állunk szélviharban és sűrű ködben. Néhány színt és formát látnánk a zászlón, de nem a teljes zászlót. Még hosszas elemzés és a valószínűtlen forgatókönyvek kizárása vár ránk. A HD1 rendkívül fényes ultraibolya tartományban, vagyis nagy energiájú folyamatok történhetnek, vagy inkább történhettek benne néhány milliárd évvel ezelőtt.” – mondja Pacucci.

A kutatók először arra a következtetésre jutottak, hogy a HD1 egy hagyományos csillagontó galaxis, vagyis olyan csillagváros, amely nagy számban hoz létre új csillagokat. Amikor azonban kiszámították, hogy mennyi csillag születik benne, rájöttek, hogy: „a HD1-ben hihetetlenül sok, több mint 100 csillag jöhet létre minden évben. Ez legalább tízszerese annak, amit az ehhez hasonló galaxisoknál látunk.”

A kutatócsoport ekkor kezdte gyanítani, hogy a HD1-ben talán nem hagyományos csillagok születnek.

„A Világegyetemben kialakult legelső csillagok sokkal nagyobbak, fényesebbek és forróbbak voltak, mint a mai csillagok.” – mondja Pacucci. „Ha feltételezzük, hogy a HD1-ben keletkezett csillagok ennek a legkorábbi, vagyis III. populációnak a tagjai, akkor a galaxis tulajdonságai könnyen magyarázhatók. A III. populáció csillagai erősebb UV sugárzást képesek kibocsátani, mint a hagyományos csillagok, és ez magyarázatot adhat a HD1 extrém ultraibolya sugárzására.”

Ugyanakkor egy szupernagy tömegű fekete lyuk is előidézheti a HD1 extrém fényességét. Miközben egy fekete lyuk hatalmas mennyiségű gázt emészt fel, a környezete nagy energiájú fotonokat bocsát ki. Ha így van, akkor ez lehet messze a legidősebb szupernagy tömegű fekete lyuk, amit az emberiség ismer, és ami a jelenlegi rekorderhez képest időben sokkal közelebb van az Ősrobbanáshoz.

A Világegyetem történetének szemléltető ábrája a legkorábbi galaxisokkal. (Forrás: Harikane et al., NASA, EST és P. Oesch/Yale)
 

„A HD1 olyan, mint egy hatalmas baba a korai Univerzum szülőszobájában.” – mondja Avi Loeb, a második tanulmány társszerzője. „A vöröseltolódása majdnem kétszerese az eddigi legmagasabb vöröseltolódású kvazárénak, ami figyelemre méltó tény.”

A HD1 felfedezéséhez a Subaru Teleszkóppal, a VISTA távcsővel, a brit UKIRT teleszkóppal és a Spitzer-űrtávcsővel végzett több mint 1200 órás megfigyelési idő kellett. „Kemény munka volt megtalálni a HD1-et több mint 700 ezer objektum között.” – mondja Yuichi Harikane, a galaxis felfedezője. „A HD1 vörös színe meglepően jól illik egy 13,5 milliárd fényévnyire lévő galaxis jellemzőihez, amitől kissé libabőrös is lettem.” Az objektum becsült vöröseltolódása z~13 körüli.

A kutatók utánkövetéses vizsgálatokat végeztek az ALMA rádiótávcső-hálózattal, hogy megerősítsék a távolságát. Az objektum 100 millió fényévvel távolabb van tőlünk, mint a GN-z11, az eddig ismert legtávolabbi galaxis.

Nemsokára a James Webb-űrtávcsővel is megfigyelik a HD1-et, hogy igazolják az eredményt. Ha a jelenlegi kalkulációk helyesek, a HD1 lesz minden idők legtávolabbi és legidősebb ismert galaxisa. Hasonló megfigyeléseket fognak még végezni, hogy többet tudjunk meg a HD1-ről, és kiderüljön, pontosan mivel is állunk szemben.

„Az Ősrobbanás után néhány százmillió évvel kialakult fekete lyuk a HD1-ben egészen biztosan egy hatalmas magból fejlődött ki példátlanul gyorsan.” – mondja Loeb. „Ismét bebizonyosodik, hogy a természetnek nagyobb a képzelőereje, mint nekünk.”

Forrás: Harvard & Smithsonian – Center for Astrophysics