A csillagászok felfedeztek egy objektumot, amely egy kvazár előfutára lehet – olyan rendkívül fényes objektumé, amelyet több millió vagy több milliárd naptömegű, gáznyelő fekete lyuk fűt. A felfedezés fényt deríthet arra, hogy miként növekednek olyan elképesztő gyorsasággal a kvazárok.

Szupernagy tömegű fekete lyuk illusztrációja, amely egy erőteljesen csillagképző galaxis porral fedett magjában található. Ez válhat végül fényes kvazárrá, amikor a por eltűnik. (Forrás: NASA/ESA/N. Bartmann)

Megfigyelésekkel kimutatták, hogy teljesen kifejlődött kvazárok az Ősrobbanást követő kevesebb mint egymilliárd évben már léteztek. Időben és térben messzire tekintve kell ezeket az objektumokat megtalálnunk, ami olyan, mintha magas hegyeket keresnénk egy helyen, ahol ma már csak síkság van.

Ahhoz, hogy megtudják, miképpen nőnek a kvazárok ilyen gyorsan, a csillagászoknak még azelőtt kell megtalálniuk őket, hogy túlragyognák a galaxisukat. Azonban ezeket az „előtte” képeket megtalálni nem könnyű, részben a kvazárok jelenleg feltételezett növekedési módja miatt.

A forgatókönyv valahogy így zajlik: két frissen született galaxis találkozik a korai Világegyetemben. Ekkor már mindkettőben kell lennie egy-egy addigra nagy tömegű központi fekete lyuknak. (Hogy miként kerülnek oda a fekete lyukak, az egy másik történet.) A két galaxis ütközése során a fekete lyukak összeolvadnak, a gáz a központba kerül, és még nagyobb tömeghez juttatja az újszülött óriást.

Legkönnyebben úgy tudhatjuk meg, hogy egy szupernagy tömegű fekete lyuk táplálkozik-e, ha megnézzük a körülötte lévő anyag röntgensugárzását. A galaktikus összecsapás azonban intenzív csillagképződést indít el, megvilágítva magát a galaxist, miközben a központ röntgensugárzását eltakarja a por. A központban lévő kvazár csak akkor tud igazán fényesen ragyogni, ha a fekete lyuk szelei vagy anyagsugara leállítja a csillagkeletkezést.

Ehhez hasonló, kvazárt megelőző állapotban lévő objektumokat már korábban is találtak a viszonylag közeli Világegyetemben. De ha kvazárok léteztek az Univerzum első egymilliárd évében, akkor olyan objektumoknak is kellett létezniük, amelyek kvazárrá készülnek válni.

A csillagászok akkor fedezték fel a GNz7q jelű objektumot, amikor a Hubble-űrteleszkóp GOODS-North felmérésének archív adatait vizsgálták át. A korai galaxis és a későbbi kvazár a vörös pont a kiemelés közepén. (Forrás: NASA / ESA / Garth Illingworth (UC Santa Cruz) / Pascal Oesch (UC Santa Cruz, Yale) / Rychard Bouwens (LEI) / I. Labbe (LEI) / Cosmic Dawn Center / Niels Bohr Institute / Univ. of Copenhagen, Denmark)

Seiji Fujimoto és munkatársai a Hubble-űrtávcső GOODS-North mélyég-felmérésének adatait vizsgálták át, amikor találtak egy ilyen korai kvazár-előfutárt. Eredményeiket a Nature című folyóiratban tették közzé.

A GNz7q jelű galaxis az Ősrobbanás után mindössze 700 millió évvel létezett, és elképesztő csillagontó folyamat ment végbe benne: évente 1600 Napnak megfelelő mennyiségű csillagot hozott létre. (Összehasonlításul a Tejútrendszer évente csak néhány naptömegnyi csillagot hoz létre.) A csillagképződés egyik emissziós vonala megerősítette a galaxis rendkívüli távolságát.

A galaxis infravörös tartományban megfigyelt fényessége a közelebbi kvazároknak megfelelő mintát mutat, de a portól ugyanúgy vörösbe megy át, mint a lemenő Nap fénye a légköri portól. A Chandra röntgenobszervatórium felvételei szintén arra utalnak, hogy por takarja a galaxis központjában végbemenő folyamatokat.

Ha a GNz7q jelű galaxisban van egy aktív, szupernagy tömegű fekete lyuk, akkor érdekes a helyzet: tömege a Napénak nagyjából 10 milliószorosa, és olyan sebességgel táplálkozik, hogy nemsokára nagyobb ütemben fogja kibocsátani a gázt, mint ahogy elnyeli.

Elképzelhető az is, hogy nem gáznyelő fekete lyuk van a galaxisban, hanem egy intenzív csillagképző mag. Fujimoto és munkatársai szerint ez kevésbé valószínű, mert az ultraibolya sugárzásnak olyan kompakt forrásból kellene származnia, amiben extrém mértékű, akár 5000 naptömegnyi csillagképződés megy végbe évente.

Azonban Ryan Hickox (Dartmouth College), aki nem vett részt a kutatásban, úgy gondolja, hogy ez mégis lehetséges. „Vannak az Univerzum sokkal közelebbi tartományaiban olyan galaxisok, amelyek csillagképződése majdnem (vagy éppen pontosan) megegyezik az itt megfigyelt kompakt objektuméval.” – magyarázza. „A tanulmányban említett alternatív lehetőség, hogy ez egy rendkívül kompakt csillagképző terület, ami páratlan lenne a korai Világegyetemben, határozottan valószínű.”

További megfigyelésekre van szükség, hogy megtudjuk, mi van ebben a távoli galaxisban: porral fedett szupernagy tömegű fekete lyuk, vagy egy intenzív csillaggyár. „Akárhogy is, mindenképpen izgalmas objektum!” – mondja Hickox.

Forrás: Sky&Telescope