211service.com
Ett supermassivt svart hål som inte borde existera
Robin Dienel (med tillstånd från Carnegie Institution for Science)
Ett team av astronomer, inklusive två från MIT, har upptäckt det mest avlägsna supermassiva svarta hål som någonsin observerats. Det svarta hålet sitter i mitten av en ultraljus kvasar, vars ljus sänds ut bara 690 miljoner år efter Big Bang. Det har tagit ungefär 13 miljarder år för det ljuset att nå oss – en tidsperiod som är nästan lika med universums ålder.
Det svarta hålet är cirka 800 miljoner gånger så massivt som vår sol – en Goliat med dagens mått mätt och en relativ anomali i det tidiga universum. Det här är det enda föremål vi har observerat från den här eran, säger fysikprofessor Robert Simcoe vid MIT:s Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. Den har en extremt hög massa, och ändå är universum så ungt att den här saken inte borde existera. Universum var helt enkelt inte tillräckligt gammalt för att göra ett så stort svart hål. Det är väldigt förbryllande.
Ytterligare till intrigen är miljön där det svarta hålet bildades: forskarna har kommit fram till att det tog form precis när universum genomgick en fundamental förändring bort från en ogenomskinlig miljö dominerad av neutralt väte, där elektronerna är bundna till sin kärna . När fler stjärnor och galaxer bildades, genererade de så småningom tillräckligt med strålning för att vända väte till ett joniserat tillstånd, där elektronerna frigjordes, vilket gav ett plasma av oassocierade elektroner och protoner som fortfarande existerar idag.
Det svarta hålet identifierades och studerades med hjälp av data som samlats in vid Magellan-teleskopen i Chile av FIRE (the Folded-port Infrared Echellette), en spektrometer byggd av Simcoe som klassificerar objekt utifrån deras infraröda spektra. Med tanke på dessa data tror teamet att det nyupptäckta svarta hålet fanns i en miljö som var ungefär hälften neutral och hälften joniserad.
Det vi har funnit är att universum var ungefär 50/50 – det är ett ögonblick då de första galaxerna dök upp ur sina kokonger av neutral gas och började lysa sig ut, säger Simcoe, som var medförfattare till en Natur papper om upptäckten. Detta är den mest exakta mätningen på den tiden, och en verklig indikation på när de första stjärnorna tändes.
Hur ett så massivt svart hål bildades så tidigt i universums historia förblir ett mysterium. Man tror att svarta hål växer genom att absorbera massa från den omgivande miljön. Extremt stora svarta hål som detta bör bildas under perioder mycket längre än 690 miljoner år.
Om du börjar med ett frö som en stor stjärna och låter det växa i högsta möjliga takt, och börjar i ögonblicket av Big Bang, kan du aldrig göra något med 800 miljoner solmassor - det är orealistiskt, säger Simcoe. Så det måste finnas ett annat sätt att det bildades. Och exakt hur det går till vet ingen.