A James Webb-űrtávcső (JWST) munkájának kezdetén három, erősen vörös objektumot fedeztek fel gravitációs lencsehatás segítségével. A vörös kvazárok az Abell 2744 galaxishalmaz irányában láthatók. A kvazárok további spektroszkópiai elemzésével Lukas J. Furtak (Physics Department, Ben-Gurion University of the Negev, Be’er-Sheva, Israel) és társszerzői (köztük Bogdán Ákos, a Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics munkatársa) kiderítették, hogy a három kvazár képe egyazon égitesthez tartozik, méghozzá a korai univerzumból. A tanulmányt a Nature folyóirat 628. számában tették közzé idén áprilisban.

A Szobrász csillagképben található, a Tejútrendszertől 4 milliárd fényévre eső, de a vizsgált kvazárnál jóval közelebbi Abell 2744 galaxishalmaz, népszerű nevén Pandora halmaza a James Webb-űrtávcső felvételén (webbtelescope.org).

Az anyagalaxisához képest szokatlanul nagy tömegű fekete lyuk 7-es vöröseltolódása alapján abban a korban látjuk, amikor az Univerzum még “csupán” 760 millió éves volt, tehát fénye kb. 13 milliárd évet utazott a JWST-ig. A hidrogén Balmer-sorozatához tartozó H-béta színképvonal elemzésével a szerzők 40 millió naptömegű központi objektumra következtettek, ami példa lehet egy “hiányzó láncszem”-re, a fekete lyuk “csírák” és a már kifejlődött, szupernagy tömegű fekete lyukak között. Ez a galaxis teljes tömegének 3 százalékát teszi ki, ami egy nagyságrenddel nagyobb, mint a közeli univerzumban megfigyelt tipikus arány.

A három vörös fénypont, rajta a James Webb NIRSpec spektroszkópjának a rácsaival. Forrás: Furtak et al., Nature, 628, 57.

További elemzések azt is megmutatták, hogy a kvazár fémekben szegény, amiből szintén arra következtethetünk, hogy a korai világegyetem első galaxisainak egyike.

Az Abell 2744 galaxishalmaz lencsézésével megfigyelt Abell 2744-QSO1 kvazárt (anyagot faló nagy fényességű fekete lyuk) a James Webb-űrtávcső közeli infravörös kamerája azonosította. A köztünk lévő galaxishalmaz lehetővé tette, hogy az egyébként túl halvány égitestről érkező fény fókuszálva, és a képe megháromszorozva (esetében három külön helyen is azonosítva) eljusson hozzánk.

A James Webb által készített infravörös spektrum. Az ábra tengelyfeliratai alapján észrevehető a színképek nagy vöröseltolódása. Forrás: Furtak et al., Nature, 628, 57.

Az égitestnek korábban nem tulajdonítottak nagy jelentőséget, és egy UV-ban halvány, nagy vöröseltolódású lencsézett forrásként detektálták.

Akkréciós rátája évente 0,1 naptömeg kell legyen ahhoz, hogy ekkora luminozitást fenntartson, ami az Eddington határ 30%-a. Ha az objektum eléri ezt a határt, az a korong széthullását jelentené.

Az A2744-QSO1 gazdagalaxisához képest kiugróan nagy tömege kihívja a szupernagy tömegű fekete lyukak korai fejlődésére vonatkozó jelenlegi modelljeinket. Ugyanakkor fényt is deríthet arra, hogy a sötét anyag, illetve az első csillaggenerációk kompakt tömörülései hogyan járulhatnak hozzá a központi égitest ilyen megdöbbentő mértékű tömegnövekedéséhez. Egy nagyobb hullámhosszon történő vizsgálat lehetővé tenné a galaxis tömegének pontosabb meghatározását, ami megmutatná, hogy az elméleteken esetleg módosítani kell, így ennek magyarázata betekintést nyújthat a korai világegyetem fejlődésének részleteibe.

A cikk szerzői „A tudományos közlés művészete” c. ELTE-kurzus hallgatóinak egy csoportja, név szerint: Balázs Gábor, Bánhalmi Kristóf, Creusot Belián, Császár Kornél, Gasteiger Erik, Horti-Dávid Ágoston, Horváth Péter, Kovács Marcell, Koródi Nándor, Marek Sebestyén, Porpaczy Claudio és Pszota Máté.