Wykorzystując teleskop VLT (Very Large Telescope) zaobserwowano obszary zimnego gazu wokół niektórych galaktyk, które uformowały się we Wszechświecie ponad 12 miliardów lat temu. Gaz ten może stanowić „pokarm” dla supermasywnych czarnych dziur znajdujących się wewnątrz tych galaktyk. Tym samym może tłumaczyć, dlaczego te obiekty urosły do tak dużych rozmiarów tak szybko na początku historii Wszechświata.

Rozwój supermasywnych czarnych dziur, których masa jest co najmniej miliard razy większa od masy Słońca, w młodym Wszechświecie zawsze był otwartym pytaniem, na które naukowcy nie są w stanie jednoznacznie odpowiedzieć. Wiadomo było, że te czarne dziury powstały po zapadnięciu się pierwszych gwiazd, ale dopiero teraz znaleziono rezerwuary pyłu i gazu, które mogłyby je zasilić i pozwolić na osiągnięcie gigantycznych rozmiarów. Jednak, aby bardziej skomplikować sprawę, wcześniejsze obserwacje przeprowadzone za pomocą submilimetrowego teleskopu ALMA (Atacama Large Milimeter/submilimeter Array) wykazały, że pył i gaz znajdujący się w dużych ilościach wokół jednych z pierwszych galaktyk zasilał głównie obszary gwiazdotwórcze, w których dochodziło do gwałtownych procesów formowania się gwiazd. Stąd wyciągnięto wniosek, że pozostałości, które nie zostały wykorzystane, nie byłyby wystarczające na zasilenie czarnych dziur.

Gazowe halo zarejestrowane przy pomocy instrumentu MUSE wokół jednego z obserwowanych kwazarów zostało zaznaczone na niebiesko. Z kolei fragment pokolorowany na pomarańczowo odpowiada danym zebranym przez ALMA.

W celu rozwiązania zagadki gwałtownego rozwoju supermasywnych czarnych dziur przeprowadzono obserwacje 31 kwazarów. To, w jaki sposób je teraz widzimy, to ich wygląd sprzed ponad 12,5 miliarda lat, a więc z okresu, kiedy sam Wszechświat jeszcze raczkował i liczył sobie „zaledwie” 870 milionów lat. Rozciągające się na ponad 100 tysięcy lat świetlnych od centrów galaktyk obszary wodoru zarejestrowano wokół 12 kwazarów. Odkryte rezerwuary gazu nie dość, że miały masę miliardy razy większą niż masa Słońca, to dodatkowo były związane z galaktykami, przez co stanowią doskonałe źródło paliwa zarówno do procesów gwiazdotwórczych, jak i do zasilenia czarnych dziur.

Odkrycie nie byłoby możliwe bez zastosowania instrumentu MUSE zamontowanego na teleskopie VLT. MUSE było w stanie wykryć słabo świecące chmury wodoru wokół bardzo jasnych kwazarów, których obecność znacznie utrudniała obserwacje. W przyszłości planuje się także wykorzystanie teleskopu ELT (Extremely Large Telescope), który pozwoli na zajrzenie w jeszcze wcześniejszy Wszechświat.

Źródła:

ESO

Autor

Anna Wizerkaniuk

Z wykształcenia inżynier elektronik, studiuje elektronikę na Politechnice Wrocławskiej, członek Zarządu Klubu Astronomicznego Almukantarat