Webb-teleskopet avslører par av svarte hull på kollisjonskurs i det tidlige universet

Astronomer har oppdaget fire par med raskt voksende svarte hull i det tidlige universet som ser ut til å være på kollisjonskurs. Dette gir de første direkte bevisene på at sammenslåinger av svarte hull kan ha drevet den mystiske veksten til supermassive svarte hull kort tid etter Big Bang.

Funnene, som ble publisert 31. august i Publications of the Astronomical Society of Japan, er basert på en ny bildeanalyseteknikk brukt på infrarøde observasjoner fra James Webb-teleskopet.eurekalert+1

En ny måte å se dobbelt på

Forskerteamet, ledet av doktorgradsstudent Takumi Tanaka ved Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe ved Universitetet i Tokyo, fokuserte på en klasse kompakte, rødlige objekter kjent som "små røde prikker" (LRD-er, "Little Red Dots"): små himmellegemer som JWST har vært unikt i stand til å oppdage siden det ble satt i drift i 2022. Forskere tror LRD-er er svarte hull omgitt av materie som faller innover, og som vokser i raskt tempo.phys+1

Tidligere metoder for å identifisere disse objektene baserte seg på å måle den generelle lysstyrken og fargen til hver kilde. Forskerne fant ut at denne tilnærmingen lett kunne forveksle to tette LRD-er med ett enkelt, merkelig formet objekt. For å løse dette utviklet Tanaka og kollegene hans, inkludert Kavli IPMU-professor John Silverman, en piksel-for-piksel-fargemetode som undersøker fargen på hver enkelt piksel i JWSTs høyoppløselige bilder.eurekalert+1

Teknikken avslørte fire par med doble LRD-er som eksisterte for mellom 12,5 og 12,8 milliarder år siden, adskilt med avstander fra noen få tusen til titusener av lysår. Dette er langt mindre enn Melkeveiens utstrekning på 100 000 lysår. Spektroskopiske data fra JWST bekreftet at to av parene har nesten identisk rødforskyvning, noe som betyr at de faktisk er nære naboer og ikke optiske illusjoner skapt av tilfeldig plassering på linje.u-tokyo+2

Hvorfor det er viktig

En statistisk analyse viste at det var usannsynlig at alle de fire parene var tilfeldige, noe som tyder på at LRD-er hoper seg opp på skalaer av noen få tusen lysår. Galaksesammenslåinger antas å trekke store mengder gass mot galaksesentrene, noe som akselererer veksten til de sentrale svarte hullene. Hvis hver LRD huser et voksende svart hull, kan disse parene være forløpere til sammenslåinger av svarte hull, hendelser som fremtidige gravitasjonsbølgedetektorer en dag kan registrere.eurekalert+1

Spørsmålet om hvordan supermassive svarte hull, med masser på millioner til milliarder av solmasser, ble så store så raskt etter Big Bang, er fortsatt en av astronomiens største gåter. Andre nylige arbeider, inkludert en studie publisert i Nature som beskriver en "svart hull-stjerne" observert bare 660 million år etter Big Bang, har antydet at tette gasskyer kan tillate svarte hull å overskride sine normale vekstgrenser.earth+1

Hva skjer videre

Teamet planlegger å bruke pikselmetoden sin på større JWST-datasett for å bygge et statistisk bilde av hvor ofte LRD-er danner tette par. Denne andelen kan avsløre hvor stor rolle sammenslåinger spilte i den tidlige veksten til svarte hull.u-tokyo+1

"Ved å måle andelen massive svarte hull som danner tette par statistisk, kan forskere fastslå hvilken rolle sammenslåinger spilte for veksten av svarte hull i deres tidlige utviklingsstadier," uttalte Universitetet i Tokyo i en pressemelding i forbindelse med studien.u-tokyo