Svemirski teleskop „Džejms Veb“, lansiran 2021. godine, omogućio je astronomima da zavire u periode kosmičke istorije koji su do nedavno bili praktično nedostupni.
Upravo u jednom od tih veoma ranih razdoblja pojavio se objekat koji se ne uklapa u uobičajene kategorije zvezda, galaksija ili kvazara.
Objekat označen kao MoM-BH*-1 postojao je kada je svemir bio star svega oko 660 miliona godina. Izgleda kao crvena, izuzetno sjajna i kompaktna tačka, veličine približno Sunčevog sistema. Njegov sjaj nadmašuje svetlost susedne galaksije, dok spektar istovremeno pokazuje osobine koje više podsećaju na staru zvezdu.
Takva kombinacija zbunila je astronome. MoM-BH*-1 emituje oko 100 milijardi puta više energije nego što može da proizvede bilo koja poznata zvezda, što isključuje uobičajeno objašnjenje zasnovano na termonuklearnoj fuziji.
„Džejms Veb“ je projektovan upravo za posmatranje svetlosti iz najudaljenijih delova svemira. Pošto svetlosti treba vreme da stigne do posmatrača, pogled u veliku udaljenost istovremeno predstavlja pogled u prošlost. Čak se i Sunce sa Zemlje vidi onakvo kakvo je bilo približno osam minuta ranije.
Teleskop može da registruje objekte iz vremena samo 250 do 300 miliona godina posle Velikog praska. U toj veoma ranoj fazi prve zvezde već su počele da sijaju, dok formiranje galaksija još nije bilo razvijeno u obliku kakav će kasnije dominirati svemirom.
MoM-BH*-1 otkriven je u okviru programa Mirage or Miracle („Miraž ili čudo“), čiji je cilj potraga za najranijim galaksijama. Umesto objekta koji bi mogao jednostavno da bude svrstan u neku poznatu kategoriju, astronomi su dobili nešto što istovremeno pokazuje različite fizičke osobine.
Crvena boja udaljenih objekata često se objašnjava prašinom. Ona rasipa plavu svetlost i može da učini da izvor izgleda izrazito crveno. Kod MoM-BH*-1, međutim, spektar nije odgovarao takvom scenariju.
Umesto širokog apsorpcionog obrasca karakterističnog za prašinu, primećen je nagli prekid u ultraljubičastom delu spektra, takozvani Balmerov prekid. Takva karakteristika povezuje se sa gustim atmosferama starih zvezda, pa je njeno pojavljivanje u objektu za koji se očekivalo da bude galaksija predstavljalo iznenađenje.
Astrofizičar Robert Simko sa Masačusetskog tehnološkog instituta, jedan od autora istraživanja, rekao je da je tim počeo da razmatra mogućnost da izuzetno crvena boja nastaje čak i bez prisustva prašine.
Pokazalo se da je takav scenario moguć ukoliko je izvor sakriven iza izuzetno gustog sloja vodonika. Gustina bi morala da bude toliko velika da taj omotač više podseća na površinu džinovske zvezde nego na razređenu međuzvezdanu maglinu.
Istraživači su zatim proveravali poznata objašnjenja. Obične zvezde nisu mogle da proizvedu potrebnu količinu energije, dok prašina nije mogla da objasni uočeni spektralni prekid.
Ni aktivna galaktička jezgra i kvazari nisu odgovarali podacima. Njihovi spektri obično sadrže brojne linije težih hemijskih elemenata, dok su kod MoM-BH*-1 registrovani samo vodonik i helijum.
Model koji se najbolje uklapa u posmatranja znatno je neobičniji: „zvezda–crna rupa“, odnosno svojevrsni hibrid u kojem se u središtu ogromnog gasnog objekta nalazi crna rupa.
Rohan Najdu iz Instituta za astronomiju Univerziteta Havaji, takođe jedan od autora istraživanja, procenjuje da bi centralna crna rupa mogla da ima masu približno 100.000 puta veću od mase Sunca.
Oko nje bi se nalazio ogroman gasni omotač nalik površini zvezde, ali dimenzija čitavog Sunčevog sistema. Rezultat bi bio kolosalni hibridni objekat – struktura koja spolja pokazuje osobine zvezde, dok se u njenom središtu nalazi masivna crna rupa.
Ukoliko je takvo objašnjenje tačno, MoM-BH*-1 mogao bi da predstavlja ranu razvojnu fazu objekata koji će kasnije postati supermasivne crne rupe u središtima galaksija. Astronomi već dugo pokušavaju da objasne kako su u mladom svemiru mogle tako brzo da nastanu crne rupe sa masama koje dostižu milijarde Sunčevih masa.
MoM-BH*-1 mogao bi da pokaže jedan od mogućih početnih koraka tog procesa. Crna rupa u njegovom centru još raste, dok je okružuje izuzetno gust vodonični omotač veličine Sunčevog sistema, nalik ogromnom kosmičkom kokonu.
Najdu je ocenio da su astronomi decenijama pretpostavljali da se u ranom svemiru morao odvijati neki izuzetno snažan proces koji bi omogućio nastanak takvih objekata. „Zvezde–crne rupe“ mogle bi da budu deo tog odgovora, jer izgledaju poput galaksija, a istovremeno pokazuju ponašanje zvezde i crne rupe.
MoM-BH*-1 možda nije usamljen slučaj. Na gotovo svakom dubokom snimku „Džejmsa Veba“ astronomi pronalaze misteriozne „male crvene tačke“. One su brojne u ranom svemiru, ali nestaju kako se posmatranja približavaju kasnijim kosmičkim epohama.
Moguće je da bar deo tih crvenih tačaka pripada istoj klasi „zvezda–crnih rupa“. Većina bi, međutim, mogla da bude zaklonjena prašinom ili svetlošću sopstvenih galaksija, što otežava izdvajanje njihovog spektra.
MoM-BH*-1 je posebno važan zato što njegovo zračenje potpuno nadjačava svetlost matične galaksije. Astronomi su zahvaljujući tome prvi put mogli da posmatraju praktično „čistu svetlost“ ovakvog objekta, bez dominantnog uticaja drugih izvora.
Ako dalja posmatranja potvrde predloženi model, misteriozne crvene tačke koje „Džejms Veb“ pronalazi širom mladog svemira mogle bi da predstavljaju tragove skrivene faze kosmičke evolucije – perioda u kojem su buduće supermasivne crne rupe još bile zatvorene u ogromnim, izuzetno gustim omotačima vodonika.
