Dwie najstarsze i najbardziej prymitywne supermasywne czarne dziury zostały odkryte przy pomocy kosmicznego teleskopu Spitzera, dostarczając ważnych informacji na temat natury wczesnego wszechświata.

Czarne dziury możemy odnaleźć w centrach większości galaktyk, zwykle otoczone są przez gazowo-pyłowy torus, z którego materia ostatecznie spada na czarną dziurę, powodując jej wzrost. Supermasywne czarne dziury znajdujące się w centrach odległych galaktyk znane są jako kwazary i emitują ogromne ilości promieniowania w wyniku pochłaniania materii.

Astronomowie uważają że młody wszechświat był wolny od pyłu, co oznacza że pierwsze kwazary także muszą być go pozbawione, jednak do tej pory nie udało się ich odnaleźć. Dwa kwazary, oznaczane jako J0005-0006 i J0303-0019, znajdują się w odległości 13 miliardów lat świetlnych od Ziemi i są jednocześnie najmniejszymi obiektami tego typu jakie udało się zaobserwować. Każdy z nich związany jest z supermasywną czarną dziurą o masie przekraczające 100 milionów mas Słońca. Typowa masa innych kwazarów znajdujących się w tej odległości wynosi kilka miliardów mas Słońca.

Porównanie zależności jasności od długości fali dla prymitywnej supermasywnej czarnej dziury (góra) i zwykłej (dół). Obydwie skale logarytmiczne, pozioma wyrażona jest w mikrometrach.

Ta dwójka została po raz pierwszy dostrzeżona w danych zebranych przez Sloan Digital Sky Survey oraz w danych zebranych przez teleskop rentgenowski Chandra, jednak to brak pyłu w obserwacjach podczerwonych teleskopu Spitzera przykuł uwagę naukowców. Astronomowie prowadzący badania sądzą, że te kwazary powstały w czasie kiedy pył we wszechświecie dopiero powstawał, mniej niż miliard lat po Wielkim Wybuchu. Wcześniej wszechświat nie zawierał żadnych cząsteczek, które mogłyby się zbijać w pył. Potrzebne składniki pojawiły się później, kiedy pierwsze gwiazdy wyrzuciły w kosmos niezbędne pierwiastki.

W badanej grupie 20 kwazarów dostrzeżono zależność, że ilość obecnego w kwazarze pyłu rośnie wraz ze wzrostem masy jego czarnej dziury, a więc i wieku. Ponieważ J0005-0006 i J0303-0019 mając najmniejsze masy, należą zatem do grupy najmłodszych, powstałych w czasie kiedy wszechświat był pozbawiony pyłu.

Wyniki badań zostały w tym tygodniu opublikowane w czasopiśmie “Nature”. Niestety, kosmiczny teleskop Spitzera nie pracuje już w zakresach odpowiednich do poszukiwania kwazarów wolnych od pyłu, ponieważ w maju 2009 roku skończył się czynnik chłodzący. Dalsze badania będą mogły być prowadzone dopiero po wystrzeleniu kosmicznego teleskopu Webba, które jest planowane na 2016 rok.

Autor

Grzegorz Gajda