Poznata je činjenica među astronomima i kozmolozima da što dalje u Svemir gledate, to je vrijeme unatrag u vremenu koje vidite. I što bliže astronomi mogu vidjeti Veliki prasak, koji se dogodio prije 13,8 milijardi godina, to će zanimljivija otkrića postati zanimljivija. Upravo ti nalazi najviše nas uče o najranijim razdobljima Svemira i njegovoj kasnijoj evoluciji.
Na primjer, znanstvenici koji koriste istraživač širokog polja infracrvenog istraživanja (WISE) i Magellan teleskopi nedavno su promatrali najraniju supermasivnu crnu rupu do sada. Prema istraživanju tima otkrića, ova crna rupa je otprilike 800 milijuna puta veća od mase našeg Sunca i nalazi se na više od 13 milijardi svjetlosnih godina od Zemlje. To ga čini najudaljenijim i najmlađim koji je SMBH promatrao do sada.
Studija pod nazivom "Crna rupa od 800 milijuna solarne mase u značajno neutralnom Svemiru u crvenom pomaku od 7,5" nedavno se pojavila u časopisu Priroda. Pod vodstvom Eduarda Bañadosa, istraživača iz Carnegie Institucije za znanost, tim je uključivao članove NASA-inog laboratorija za mlazni pogon, Instituta Max Planck za astronomiju, Kavli instituta za astronomiju i astrofiziku, Opservatorija Las Cumbres i više sveučilišta.
Kao i kod ostalih SMBH, i ovo je otkriće (označeno J1342 + 0928) kvazar, klasa super svijetlih objekata koji se sastoje od crne rupe koja akretira tvar u središtu ogromne galaksije. Objekt je otkriven tijekom istraživanja udaljenih objekata, koji je kombinirao infracrvene podatke misije WISE i zemaljska istraživanja. Tim je potom pratio podatke iz teleskopa Magelana u opservatoriju Carnegie u Čileu.
Kao i kod svih udaljenih kosmoloških objekata, udaljenost J1342 + 0928 određena je mjerenjem njezinog crvenog pomaka. Mjereći koliko se talasna dužina svjetlosti objekta proteže širenjem svemira prije nego što dosegne Zemlju, astronomi mogu utvrditi koliko je moralo putovati da bi stiglo ovdje. U ovom slučaju, kvazar je imao crveni pomak od 7,54, što znači da je trebalo više od 13 milijardi godina da njegovo svjetlo dopre do nas.
Kao što je Xiaohui Fan sa Opservatorije Stewarda sa Sveučilišta u Arizoni (i koautor studije) objasnio u Carnegieovom priopćenju:
„Ova velika udaljenost čini takve objekte krajnje slabim kada se gledaju sa Zemlje. Rani kvazari su također vrlo rijetki na nebu. Znalo se da je samo jedan kvazar postojao u crvenom pomaku većem od sedam do sada, usprkos opsežnim potragama. "
S obzirom na njegovu dob i masu, otkriće ovog kvazara bilo je prilično iznenađenje za istraživački tim. Kao što je Daniel Stern, astrofizičar iz NASA-inog laboratorija za mlazni pogon i koautor studije, u NASA-inoj izjavi za medije naznačio, „Ova crna rupa je narasla mnogo veće nego što smo očekivali u samo 690 milijuna godina nakon Velikog praska, što izaziva našu teorije o tome kako nastaju crne rupe. "
U osnovi, ovaj kvazar postojao je u vrijeme kada je svemir tek počeo izlaziti iz onoga što kosmolozi nazivaju "mračnim vijekom". Tijekom tog razdoblja, koje je započelo otprilike 380.000 godina do 150 milijuna godina nakon Velikog praska, većina fotona u Svemiru bila je u interakciji s elektronima i protonima. Kao rezultat toga, zračenje ovog razdoblja je prema našim trenutnim instrumentima neprimjetno - otuda i naziv.
Svemir je ostao u tom stanju, bez ikakvih svjetlosnih izvora, sve dok gravitacija nije kondenzirala materiju u prve zvijezde i galaksije. To je razdoblje poznato kao "epoha reinozizacije", koja je trajala od 150 milijuna do milijardu godina nakon Velikog praska, a karakterizirale su je formiranje prvih zvijezda, galaksija i kvazara. Tako je nazvan jer je energija koju su ispuštale ove drevne galaksije uzrokovala da se neutralni vodik Svemira uzbudi i ionizira.
Jednom kada je Svemir postao reioniziran, fotoni su mogli slobodno putovati kroz svemir i Svemir je službeno postao proziran za svjetlost. To je ono što čini otkriće ovog kvazara toliko zanimljivim. Kao što je tim primijetio, veći dio vodika koji ga okružuje je neutralan, što znači da nije samo najudaljeniji kvazar koji je ikada promatran, već je i jedini primjer kvazara koji je postojao prije nego što je svemir postao reoniziran.
Drugim riječima, J1342 + 0928 postojao je tijekom velikog prijelaznog razdoblja za svemir, koji je slučajno jedna od trenutnih granica astrofizike. Kao da to nije dovoljno, tim je također bio zbunjen masom objekta. Da bi crna rupa postala toliko masivna tijekom ovog ranog razdoblja Svemira, morali bi postojati posebni uvjeti koji će omogućiti takav brzi rast.
Kakvi su ti uvjeti, međutim, ostaje misterija. Bez obzira na slučaj, čini se da ova novo pronađena SMBH troši materiju u središtu galaksije zapanjujućom brzinom. I dok je njegovo otkriće postavilo mnoga pitanja, predviđa se da će primjena budućih teleskopa otkriti više o ovom kvazaru i njegovom kozmološkom razdoblju. Kao što je Stern rekao:
"S nekoliko novih generacija, još osjetljivijih objekata koji se trenutno grade, možemo očekivati mnoga uzbudljiva otkrića u vrlo ranom svemiru u narednim godinama."
Ove misije sljedeće generacije uključuju misiju Europske svemirske agencije Euclid i NASA-in infracrveni teleskopski pregled širokog polja (WFIRST). Dok će Euclid proučavati objekte smještene u prošlosti prije 10 milijardi godina kako bi mjerio kako je tamna energija utjecala na kozmičku evoluciju, WFIRST će izvoditi istraživanja širokog polja blizu infracrvenog zračenja kako bi izmjerila svjetlost koja dolazi iz milijarde galaksija.
Očekuje se da će obje misije otkriti više objekata poput J1342 + 0928. Trenutno znanstvenici predviđaju da na nebu ima samo 20 do 100 kvazara tako svijetlih i udaljenih kao J1342 + 0928. Kao takvi, bili su najviše zadovoljni ovim otkrićem, za koje se očekuje da će nam pružiti temeljne podatke o Svemiru kada je bio samo 5% njegove trenutne dobi.
