U najranijem razdoblju svemira, kada je bio mlađi od milijardu godina, otkriveno je nekoliko supermasivnih crnih rupa čije mase premašuju milijardu puta masu Sunca. Ovi objekti, poznati kao kvazari visokog sjaja, emitiraju svjetlost koja nadmašuje svjetlost cijele galaksije dok konzumiraju ogromne količine međuzvjezdane tvari. Galaksije koje su domaćini ovih kvazara često pokazuju intenzivnu aktivnost stvaranja zvijezda, stvarajući stotine do tisuće puta veću masu od mase našeg Sunca u obliku novih zvijezda svake godine. Pitanje koje intrigira znanstvenike jest što pokreće i održava tako ubrzan rast supermasivnih crnih rupa i aktivnosti stvaranja zvijezda.

Jedna od vodećih hipoteza sugerira da su za to odgovorna spajanja galaksija bogatih plinom. Smatra se da prilikom spajanja takvih galaksija, dio plina biva komprimiran stvarajući velik broj zvijezda, dok se drugi dio plina premješta prema središtu galaksije, hraneći rast središnje crne rupe. Nedavne studije ukazuju na to da su takva spajanja odgovorna za stvaranje gravitacijskih valova koji dopiru do nas iz tih drevnih događaja, pružajući uvid u evoluciju svemira. Znanstvenici koriste nove teleskope poput James Webb svemirskog teleskopa i ALMA radioteleskopa kako bi detaljno istražili ove procese, otkrivajući dublje slojeve interakcije između plina, zvijezda i crnih rupa unutar tih galaksija. Zahvaljujući ovim naprednim instrumentima, otkriveni su mnogi parovi kvazara koji pokazuju kako interakcije između galaksija vode do brzog rasta supermasivnih crnih rupa, čak i u ranim fazama svemira.

Otkrivanje parova kvazara
Nedavne analize podataka iz Subaru teleskopa, koje je vodio izvanredni profesor Yoshiki Matsuoka sa Sveučilišta Ehime, omogućile su otkrivanje para kvazara koji su udaljeni približno 12.8 milijardi svjetlosnih godina, što odgovara razdoblju "Kozmičke zore". Ovi kvazari su bili znatno slabiji od uobičajenih kvazara iz istog razdoblja, što ih je činilo teškim za otkrivanje bez napredne tehnologije. Istraživači vjeruju da su ovi kvazari u fazi prije spajanja, što znači da njihova svjetlost nije još dostigla puni sjaj jer crne rupe još nisu apsorbirale dovoljno materijala. Ova faza prije spajanja pruža ključne informacije o tome kako se galaksije spajaju i kako crne rupe rastu u masi.

Daljnja istraživanja
Kako bi bolje razumjeli ove procese, tim istraživača pod vodstvom Takume Izumija iz Nacionalnog astronomskog opservatorija Japana koristio je ALMA radioteleskop za promatranje domaćinskih galaksija para kvazara. Rezultati su otkrili da se ove galaksije međusobno privlače i da su na putu da se spoje u jednu. Ovo spajanje će vjerojatno dovesti do eksplozivnog stvaranja zvijezda i brzog rasta supermasivnih crnih rupa. Jedan od značajnih rezultata ovih promatranja je otkriće da su mase plinova u ovim galaksijama usporedive s masama plinova u galaksijama koje sadrže kvazare visokog sjaja, što ukazuje na to da bi slični procesi mogli biti odgovorni za formiranje najmasivnijih crnih rupa u svemiru.

Utjecaj crnih rupa na galaksije
Istraživanja su također pokazala da supermasivne crne rupe imaju dubok utjecaj na evoluciju galaksija u kojima se nalaze. Njihova gravitacija oblikuje distribuciju zvijezda i plina, a njihova moćna radijacija može zaustaviti daljnje formiranje zvijezda unutar galaksije. Usporedne studije pokazale su da crne rupe ne samo da rastu akrecijom materijala iz svoje okoline, već mogu i emitirati snažne gravitacijske valove dok se spajaju, što dodatno utječe na strukturu galaksija. Ovi valovi, koji su nedavno prvi put otkriveni, pružaju dokaze o učestalosti spajanja galaksija tijekom povijesti svemira i omogućuju astrofizičarima da preciznije modeliraju ove događaje.

Pogled u budućnost
James Webb svemirski teleskop nastavlja pružati nove uvide u ove procese, omogućujući istraživačima da prouče čak i najslabije signale iz dubokog svemira. Slične misije u budućnosti, kao što je Laser Interferometer Space Antenna (LISA), dodatno će unaprijediti naše razumijevanje gravitacijskih valova i njihove uloge u evoluciji galaksija. Očekuje se da će ovi alati omogućiti precizniju analizu kako su se supermasivne crne rupe formirale i kako su oblikovale svemir u njegovim najranijim fazama.

Sve ove studije ukazuju na to da su spajanja galaksija i rast supermasivnih crnih rupa ključni za razumijevanje evolucije svemira. Promatranja pomoću najmodernijih teleskopa pružaju nam neprocjenjiv uvid u ove složene procese, koji su oblikovali svemir kakav danas poznajemo. Kroz daljnje istraživanje, astrofizičari se nadaju da će razotkriti još više tajni o ovim fascinantnim kozmičkim fenomenima.

Izvor: National Astronomical Observatory of Japan