JWST har funnet den første 'svart hull-stjernen' – og den kan løse gåten om universets mystiske små røde prikker

Det avgjørende er at objektets energi ikke kommer fra kjernefysisk fusjon, prosessen som driver vanlige stjerner. I stedet er det sentrale sorte hullet aktivt i ferd med å akkrettere, eller fortære, materie. Når gass faller inn i det sorte hullet, varmes den opp, og den enorme varmen stråler ut gjennom hydrogenkokongen, slik at hele strukturen lyser . Resultatet er et objekt som produserer omtrent 100 milliarder ganger mer energi enn en typisk stjerne – langt mer enn hva fusjon kan levere .

Nøkkelegenskapene til MoM-BH*-1

Astronomer har presist målt flere definerende trekk ved dette nye objektet:

• Størrelse: Hydrogenkappen har omtrent samme diameter som solsystemet vårt .
• Masse: Det sentrale sorte hullet veier omtrent 100 000 solmasser, og hele objektet har en masse på rundt 10⁶·³ solmasser .
• Lysstyrke: Det avgir omtrent 100 milliarder ganger mer energi enn en vanlig stjerne .
• Sammensetning: Gassen rundt er nesten ren hydrogen og helium, med så å si ingen påvisbare "metaller" (grunnstoffer tyngre enn hydrogen og helium) . Spekteret viser et ekstremt dypt Balmer-sprang, en signatur som ikke stemmer overens med vanlige stjerneatmosfærer .
• Energikilde: Den enorme lysstyrken kommer fra det aktivt akkretterende sorte hullet i sentrum, ikke fra kjernefysisk fusjon .
• Avstand og alder: MoM-BH*-1 sees slik det var for 660 millioner år etter Big Bang, ved en rødforskyvning på omtrent 7,76. Det plasserer det omtrent 13,1 milliarder lysår unna .

Objektet ble oppdaget som en del av JWSTs "Mirage or Miracle" (MoM)-undersøkelse, som opprinnelig var designet for å lete etter de tidligste galaksene i universet . Teamet, ledet av MIT-astronomen Rohan Naidu, snublet over objektet mens de skannet JWSTs dypfeltbilder .

Løsningen på gåten om de 'små røde prikkene'

Siden JWST startet sine vitenskapelige operasjoner, har den gjentatte ganger funnet merkelige, svake, kompakte og svært røde objekter spredt over bilder av det tidlige universet. Astronomer har kalt dem de "små røde prikkene", og deres sanne natur har vært gjenstand for intens debatt .

Oppdagelsen av MoM-BH*-1 gir en kraftig ny ledetråd. Objektet er det forskere kaller en "naken" svart hull-stjerne. Lyset kommer nesten utelukkende fra den sort-hull-drevne gasskappen, med ubetydelig forurensning fra en underliggende galakse .

Det avgjørende er at MoM-BH*-1 befinner seg nær en følgegalakse. Datasimuleringer viser at etter at svart hull-stjernen smelter sammen med den galaksen – en hendelse som anslås å skje omtrent 100 millioner år etter den observerte epoken – vil spekteret ligge tett opp til spektrene til de små røde prikkene som sees innebygd i andre galakser .

Dette tyder sterkt på at mange av de små røde prikkene er svart hull-stjerner i ferd med å slå seg sammen med vertsgalaksene sine . De er i hovedsak sentralmotorene til baby-kvasarer, skjult i innvollene til vertsgalaksene sine mens de gjennomgår kosmiske sammenslåinger.

Denne modellen forklarer også hvorfor de små røde prikkene ser så kompakte og røde ut. Den tette hydrogenkokongen rundt det sorte hullet blokkerer effektivt kortbølgelengdelys (blått) mens den slipper gjennom lengrebølgelengdelys (rødt), noe som gir den karakteristiske røde fargen uten å kreve store mengder interstellart støv, som var en annen ledende hypotese .

Hva dette betyr for forståelsen av det tidlige universet

Oppdagelsen av MoM-BH*-1 gjør mer enn å løse en enkelt gåte. Den gir en plausibel mekanisme for hvordan supermassive sorte hull kunne vokse seg enorme på den relativt korte tiden som var tilgjengelig i det tidlige universet . Ved å akkrettere materie i et voldsomt tempo inne i sin tette gasskokong, representerer en svart hull-stjerne en rask vekstfase for sorte hull – et skritt på veien mot milliard-solsystemene som er sett i enda tidligere kosmiske epoker.

Objektet, beskrevet i en studie medforfattet av forskere ved Institute of Science and Technology Austria (ISTA) og andre internasjonale samarbeidspartnere, er nå gjenstand for intensiv oppfølgingsstudie . Foreløpig står MoM-BH*-1 som et "én-i-en-milliard"-funn – et sjeldent glimt av et tidligere usynlig stadium av kosmisk utvikling, og en direkte kobling mellom en teoretisk stjerne-sort hull-hybrid og de vedvarende røde prikkene som har preget JWSTs mest berømte bilder.