Tarp astronomų ir kosmologų yra gerai žinomas faktas, kad kuo toliau į Visatą žiūrite, tuo labiau matote atgal. Ir kuo arčiau astronomai gali pamatyti Didįjį sprogimą, kuris įvyko prieš 13,8 milijardo metų, tuo įdomesni atradimai. Būtent šie radiniai labiausiai mus moko apie ankstyviausius Visatos laikotarpius ir vėlesnę jos evoliuciją.
Pavyzdžiui, mokslininkai, naudodamiesi plataus lauko infraraudonųjų spindulių tyrimų tyrinėtoju (WISE) ir „Magellan“ teleskopais, neseniai pastebėjo ankstyviausią iki šiol supermasyvųjį juodąjį skylę (SMBH). Remiantis atradėjų komandos tyrimu, ši juodoji skylė yra maždaug 800 milijonų kartų didesnė už mūsų Saulės masę ir yra nutolusi daugiau nei 13 milijardų šviesos metų nuo Žemės. Tai daro tolimiausią ir jauniausią iki šiol stebėtą SMBH.
Neseniai žurnale pasirodė tyrimas, pavadintas „800 milijonų Saulės masės juodoji skylė reikšmingai neutralioje Visatoje esant 7,5 raudonojo poslinkio“. Gamta. Vadovavo Eduardo Bañados, Carnegie mokslo instituto tyrėjas, komandą sudarė NASA reaktyvinio varymo laboratorijos, Maxo Plancko astronomijos instituto, Kavli astronomijos ir astrofizikos instituto, Las Cumbreso observatorijos ir daugelio universitetų nariai.
Kaip ir kiti SMBH, šis konkretus atradimas (žymimas J1342 + 0928) yra kvazaris - ypač ryškių objektų klasė, kurią sudaro juodosios skylės, prikaupiančios medžiagą masyvios galaktikos centre. Objektas buvo aptiktas atliekant tolimų objektų apklausą, kurioje buvo sujungti WISE misijos infraraudonieji duomenys su antžeminėmis apklausomis. Tada komanda sekė Carnegie observatorijos „Magellan“ teleskopų Čilėje duomenis.
Kaip ir visų tolimų kosmologinių objektų, J1342 + 0928 atstumas buvo nustatytas išmatuojant jo raudoną poslinkį. Išmatuodami, kiek objekto šviesos bangos ilgio tempia Visatos išsiplėtimas prieš tai pasiekiant Žemę, astronomai gali nustatyti, kiek toli ji turėjo nukeliauti, kad galėtų čia patekti. Šiuo atveju kvazaro raudonojo poslinkio vertė buvo 7,54, o tai reiškia, kad prireikė daugiau nei 13 milijardų metų, kol jo šviesa mus pasiekė.
Kaip „Carnegie“ pranešime spaudai paaiškino Xiaohui gerbėjas iš Arizonos universiteto Stewardo observatorijos (ir tyrimo bendraautorius):
Šis didelis atstumas daro tokius objektus nepaprastai silpnus žiūrint iš Žemės. Ankstyvieji kvazaristai taip pat labai reti danguje. Nepaisant plataus masto paieškų, buvo žinoma, kad tik vienas kvazaro raudonojo poslinkio laipsnis buvo didesnis nei septyni iki šiol. “
Atsižvelgiant į amžių ir masę, šio kvazaro atradimas buvo gana staigmena tyrimo komandai. Kaip NASA pranešime spaudai nurodė NASA reaktyvinio varymo laboratorijos astrofizikas ir tyrimo autorius Danielis Sternas, „ši juodoji skylė išaugo kur kas didesnė, nei tikėjomės tik po 690 milijonų metų po Didžiojo sprogimo, kuris meta iššūkį mūsų teorijos apie tai, kaip susidaro juodosios skylės. “
Iš esmės šis kvazaris egzistavo tuo metu, kai Visata dar tik pradėjo ryškėti iš to, ką kosmologai vadina „tamsiaisiais amžiais“. Šiuo laikotarpiu, kuris prasidėjo maždaug nuo 380 000 metų iki 150 milijonų metų po Didžiojo sprogimo, dauguma Visatos fotonų sąveikavo su elektronais ir protonais. Todėl šio laikotarpio spinduliuotės neįmanoma aptikti dabartiniais mūsų instrumentais - vadinasi, ir pavadinimas.
Visata išliko tokioje būsenoje be jokių šviesos šaltinių, kol gravitacija sutelkė medžiagą į pirmąsias žvaigždes ir galaktikas. Šis laikotarpis yra žinomas kaip „reinozacijos epocha“, kuris truko nuo 150 milijonų iki 1 milijardo metų po Didžiojo sprogimo ir kuriam buvo būdingos pirmosios žvaigždės, galaktikos ir kvazariai. Jis taip vadinamas, nes šių senovės galaktikų skleidžiama energija neutralųjį Visatos vandenilį sužadino ir jonizuoja.
Kai Visata tapo reionizuota, fotonai galėjo laisvai keliauti po kosmosą, o Visata oficialiai tapo skaidri šviesai. Štai kodėl šio kvazaro atradimas tampa toks įdomus. Kaip pastebėjo komanda, didžioji dalis jį supančio vandenilio yra neutralūs, o tai reiškia, kad jis yra ne tik tolimiausias kada nors pastebėtas kvazaras, bet ir vienintelis kvazaro, egzistavusio iki Visatos reionizacijos, pavyzdys.
Kitaip tariant, J1342 + 0928 egzistavo per pagrindinį Visatos pereinamąjį laikotarpį, kuris yra viena iš dabartinių astrofizikos ribų. Tarsi to nepakaktų, komandą taip pat sujaukė objekto masė. Kad juodoji skylė tokiu ankstyvuoju Visatos periodu būtų tapusi tokia masyvi, turėtų būti sudarytos specialios sąlygos, leidžiančios tokiam greitam augimui.
Tačiau kokios šios sąlygos yra, lieka paslaptis. Kad ir kaip būtų, atrodo, kad naujai surastas SMBH galaktikos centre sunaudoja materiją stulbinančiu greičiu. Ir nors jo atradimas sukėlė daug klausimų, tikimasi, kad dislokuojant būsimus teleskopus bus daugiau atskleista apie šį kvazarą ir jo kosmologinį periodą. Kaip sakė Sternas:
„Kadangi šiuo metu yra statomi keli naujos kartos, dar jautresni įrenginiai, ateinančiais metais galime tikėtis daug įdomių atradimų pačioje ankstyvojoje visatoje“.
Šios naujos kartos misijos apima Europos kosmoso agentūros misiją „Euklidas“ ir NASA plataus lauko infraraudonųjų spindulių tyrimo teleskopą (WFIRST). Euklidas tirs objektus, esančius 10 milijardų metų praeityje, kad išmatuotų tamsiosios energijos įtaką kosminei evoliucijai, tačiau WFIRST atliks plataus lauko infraraudonųjų spindulių tyrimus, kad išmatuotų šviesą, sklindančią iš milijardo galaktikų.
Tikimasi, kad vykdant abi misijas bus atskleista daugiau objektų, tokių kaip J1342 + 0928. Šiuo metu mokslininkai prognozuoja, kad danguje yra tik nuo 20 iki 100 kvazarų, tokių ryškių ir tolimų kaip J1342 + 0928. Taigi juos labiausiai nudžiugino šis atradimas, kuris, tikimasi, suteiks mums pagrindinės informacijos apie Visatą, kai ji buvo tik 5% dabartinio amžiaus.
