Tre studier peger på nye spor i gåden om JWST’s små røde prikker

JWST’s såkaldte små røde prikker er blevet et af de store mysterier fra universets tidlige historie. De kompakte, røde objekter synes ofte at være forbundet med sorte huller, der er blevet meget store på overraskende kort tid.

Tre nyere studier peger ikke på én universel forklaring, men på et muligt samspil mellem flere processer: Nogle sorte huller kan være startet med usædvanligt store frø, derefter være vokset voldsomt ved at opsluge gas og i tætte galaksesystemer også gennem sammenlægninger. Det gør de små røde prikker til plausible markører for en fase med hurtig vækst – men det er endnu ikke vist, at de alle har samme oprindelse.

Tunge frø, men ikke helt oprindelige sorte huller

Et teoretisk forslag beskriver en mellemvej mellem to velkendte idéer. Små overdensiteter af mørkt stof kan meget tidligt have samlet gas. På dette tidspunkt var den kosmiske mikrobølgebaggrund – eftergløden fra Big Bang – stadig så varm, at den kunne modvirke, at gassen kølede, delte sig op og dannede almindelige stjerner.

I stedet kunne gassen kollapse direkte til sorte huller, før der opstod stjernepopulationer. Det ville ske senere end dannelsen af egentlig primordiale sorte huller, som hypotetisk skulle være opstået næsten umiddelbart efter Big Bang, men tidligere end de mere gængse sorte huller, der dannes som rester efter stjerners død. Resultatet er et langt tungere udgangspunkt og dermed mindre af det tidsproblem, der ellers opstår ved de tidligste kvasarer. Indtil videre er det dog en foreslået mekanisme, ikke en observation af et sådant sort-hul-frø. 8

Tætte par kan åbne en vej til sammenlægninger

En analyse fra COSMOS-Web-kortlægningen har identificeret fire kandidatpar af små røde prikker med projekterede vinkelseparationer på 0,2–1,2 buesekunder. Det tyder på en overhyppighed af objekterne på små skalaer. 14

Hvis spektroskopi kan bekræfte, at begge medlemmer i hvert par ligger ved samme rødforskydning og rummer aktivt akkretende sorte huller, kan galakseinteraktioner være en vigtig del af forklaringen. Møder mellem galakser kan drive gas ind mod deres centre, sætte gang i væksten af de sorte huller og på længere sigt føre til, at de smelter sammen.

Men der er væsentlige forbehold: Et kandidatpar er ikke automatisk et fysisk bundet system, og fysisk nærhed er ikke det samme som en fremtidig sammenlægning af sorte huller. De enkelte led i kæden skal stadig dokumenteres. 14

MoM-BH*-1: En mulig sort-hul-stjerne

Den foreslåede fortolkning af MoM-BH*-1 viser, hvordan et hurtigt voksende sort hul kan ligne en kompakt, rød og stjernelignende kilde. Forskerne bag modellen vurderer, at objektets spektrum bedst forklares af en tæt gaskappe, der får sin energi fra et centralt, akkretende sort hul – ikke fra almindelig kernefusion som i en stjerne. 1

I modellen har det centrale sorte hul en masse på cirka 100.000 solmasser. Det er omgivet af en enorm og tæt hydrogenkappe med en størrelse omtrent som Solsystemet. 1 Det er altså allerede et tungt frø, ikke et sort hul dannet efter én almindelig stjernes kollaps.

Et muligt samlet billede

Den brede konsekvens er, at supermassive sorte huller i det unge univers kan være blevet skabt af tre accelererende faktorer:

• tunge sorte-hul-frø fra starten
• vedvarende, muligvis delvist skjult, hurtig tilførsel af gas
• vækst drevet af galakse- og sort-hul-sammenlægninger

Det er mindre vidtgående end at kræve en enorm population af sorte huller skabt i universets allerførste øjeblikke. Til gengæld forudsætter det stadig sjældne tidlige miljøer, hvor normal stjernedannelse hæmmes, mens gas koncentreres usædvanligt effektivt.

Den afgørende forsigtighed er, at resultaterne supplerer hinanden, men fortsat er på et tidligt stadie: Mekanismen for de tunge frø er teoretisk, kandidatparrene skal bekræftes, og MoM-BH*-1 kan repræsentere én type små røde prikker snarere end hele populationen. 8141