Crne rupe mogle bi biti razlog za to što nam se činilo da novorođeni svemir ima više ogromnih galaksija nego što su znanstvenici očekivali, otkriva nova studija.

Astronomi su do ovog otkrića došli uz pomoć NASA-inog svemirskog teleskopa James Webb (JWST). Lansiran u prosincu 2021., JWST je specijaliziran za otkrivanje infracrvenog svjetla.

Pogled u drevni svemir

Svemir se znatno proširio otkako je rođen prije otprilike 13,8 milijardi godina u Velikom prasku, što znači da svjetlost iz ranih galaksija pocrveni do trenutka u kojem stigne do Zemlje, slično kao što sirena hitne pomoći ljudima zvuči tiše kako je vozilo sve dalje. JWST je osmišljen da bi pomogao uhvatiti svjetlost iz najranijih galaksija, od kojih je većina prešla u infracrveno područje.

Kada su astronomi pomoću JWST-a dobili prve uvide u galaksije u ranom svemiru, očekivali su njihove minijaturne verzije. Umjesto toga, otkrili su da su neke galaksije jako brzo narasle.

Ovo prethodno istraživanje sugeriralo je da nešto nije u redu s teorijom o tome od čega je svemir sačinjen i kako se razvijao od Velikog praska - više poznate kao standardni model kozmologije. Sve u svemu, činilo se da su prve galaksije bile dvostruko veće od onoga što se očekivalo, rekao je za Space koautor studije Steve Finkelstein, astrofizičar sa Sveučilišta Texas u Austinu.

Finkelstein i njegovi kolege otkrivaju da su neke od tih ranih galaksija zapravo puno manje nego što se isprva činilo. Detaljno su svoja otkrića objavili online 26. kolovoza u časopisu The Astrophysical Journal.

U novoj studiji istraživači su se usredotočili na 261 galaksiju od oko 700 milijuna do 1,5 milijardi godina nakon Velikog praska. Kako bi procijenili njihovu masu, znanstvenici obično proučavaju koliko svjetlosti emitiraju i procjenjuju broj zvijezda koje vjerojatno posjeduju da bi proizvele svu tu svjetlost. Prethodno, kada su u pitanju rane galaksije, NASA-in svemirski teleskop Hubble 'trebao je vidjeti samo najtoplije, najmasivnije zvijezde', rekao je Finkelstein. 'JWST promatra crvenije valne duljine, pa je osjetljiv na hladnije zvijezde manje mase i tako može točnije izmjeriti broj zvijezda u tim galaksijama.'

Više svjetla nego što se očekivalo

Znanstvenici su otkrili da se devet od deset snimljenih ranih galaksija čini veće nego što jesu zbog crnih rupa. Naime silovito gravitacijsko polje crnih rupa toliko je snažno da im čak ni svjetlost ne može pobjeći, a plin koji upada u njih može jarko svijetliti zbog trenja koje doživljava dok juri velikim brzinama. Ovo dodatno svjetlo zaslužno je za neočekivanu svjetlinu nekih starih galaksija.

Nakon što su istraživači objasnili ove galaksije zahvaćene crnim rupama, standardni model mogao bi objasniti preostale rane galaksije.

'Dakle krajnji zaključak je da nema krize u smislu standardnog modela kozmologije', rekao je Finkelstein u priopćenju za javnost. 'Svaki put kada imate teoriju koja je izdržala tako dugo morate imati neodoljive dokaze da biste je doista odbacili. A to ovdje nije slučaj.'

Međutim 'još uvijek vidimo više galaksija nego što je predviđeno, iako nijedna od njih nije toliko masivna da 'slomi' svemir', rekla je glavna autorica studije Katherine Chworowsky, studentica na Sveučilištu Texas u Austinu, u izjavi za javnost.

Jedan od mogućih razloga za to što JWST vidi otprilike dvostruko više masivnih ranih galaksija nego što se očekuje prema standardnom modelu je taj što su se zvijezde brže formirale u ranom svemiru nego danas. 'Možda su u ranom svemiru galaksije bile bolje u pretvaranju plina u zvijezde', rekla je Chworowsky u priopćenju za javnost.

Svemir je nekad davno bio gušći

Zvijezda se rađa kada oblak plina podlegne gravitaciji i kolabira. Dok se ovaj plin skuplja, zagrijava se zbog trenja, stvarajući vanjski tlak. U današnje vrijeme te suprotstavljene sile obično usporavaju stvaranje zvijezda. Međutim, budući da je rani svemir bio gušći nego danas, neka istraživanja pokazuju da je bilo teško izbaciti plin tijekom formiranja zvijezda, dopuštajući da se to brže dogodi.

'Željeli bismo razumjeti zašto promatramo ono što promatramo', rekao je Finkelstein. 'Jedan od načina da to učinimo je proučavanje kako te galaksije grade svoju zvjezdanu masu.' Takvi će podaci stići u sljedećih nekoliko mjeseci, 'koje bismo trebali moći iskoristiti da bismo bolje razumjeli kako su nastale te masivne galaksije'.