תצפיות שנאספו באמצעות טלסקופ החלל ג'יימס ווב חשפו חור שחור סופר-מסיבי פעיל, שהמסה שלו היא פי 9 מיליון מזו של השמש, ואשר גדל באופן פעיל, סופג חומר מהחלל שסביבו. 570 מיליון שנים לאחר המפץ הגדול, זהו החור השחור העל-מאסיבי הראשון שגדל, אם כי מדענים מקווים שהוא לא יחזיק בשיא לאורך זמן.
חור שחור נמצא בתוך אחת הגלקסיות המוקדמות ביותר שהתגלו אי פעם, שנודעה בעבר בשם EGSY8p7, ומאז שונה שמו ל-CEERS 1019. גילויו יכול לסייע בפתרון אחת התעלומות הגדולות ביותר של היקום המוקדם: כיצד גדלו החורים השחורים בשחר הקוסמי לגדלים כה גדולים בפרק זמן כה קצר.
מאמר המפרט את התגלית, בראשות האסטרופיזיקאית רבקה לרסון מאוניברסיטת טקסס באוסטין, מופיע בגיליון מיוחד של The Astrophysical Journal. "מצאנו את הגרעין הגלקטי הפעיל הרחוק ביותר (AGN) ואת החור השחור העתיק ביותר שמצאנו אי פעם", אמר לרסון ל-ScienceAlert. לרסון צפתה במקור ב-CEERS 1019 כחלק מעבודתה על מחקר האור המופק מהיווצרות כוכבים ביקום המוקדם מאוד.
אור זה, הנקרא קרינת אלפא לימן, נחשב ליצירת יינון של מימן ניטרלי במהלך היווצרות כוכבים. היקום המוקדם התמלא בערפל של מימן ניטרלי שמנע את התפשטות האור, רק לאחר מינון זה יכול האור להתפשט בחופשיות.
עידן זה של יינון מחדש, כידוע, לא נחקר במלואו. אנחנו יודעים שזה קרה במיליארד השנים הראשונות לאחר המפץ הגדול לפני 13,8 מיליארד שנים, אבל קשה מאוד להסתכל כל כך רחוק אל היקום המוקדם. CEERS 1019 וכמה גלקסיות אולטרה-מוקדמות אחרות הן אובייקטים מצוינים למחקר זה מכיוון שהם בהירים יחסית. הגלקסיה זוהתה בנתוני האבל בשנת 2015, ובאותה עת היא הייתה הגלקסיה הקדומה והרחוקה ביותר שנצפתה.
תצפיות נוספות אישרו את קיומו, אך מידע מפורט יותר נותר חמקמק: האור הקדום ביותר ביקום, עקב התפשטות היקום, עבר כל כך רחוק לחלק האינפרא אדום של הספקטרום עד כי יש צורך במכשיר אינפרא אדום עוצמתי מיוחד כגון JWST ללמוד את זה.
אז כשהופיע JWST, CEERS 1019 - הבהירה ביותר בגלקסיות האבל של עידן זה - הפכה למטרה ברורה. הטלסקופ הביט בגלקסיה רק שעה אחת עם כל ארבעת המכשירים שלו, אבל סיפק שפע של נתונים.
ואז לארסון הבחינה במשהו שהיא לא ממש ציפתה לו. בנוסף להיווצרות הכוכב הבהיר, הייתה תכונת פליטה רחבה הקשורה בדרך כלל ל-AGN. כשהיא סיפרה על כך לכמה מחוקרי AGN, הדברים נעשו מעניינים. בדרך כלל, גלקסיה ביקום המוקדם פולטת אור מסופרנובה או אור מהיווצרות כוכבים. לראות את שניהם באותה גלקסיה היה בלתי צפוי ביותר.
"טענו במשך שבועות שזה צריך להיות, שזה צריך להיות זה או אחר. ומסתבר שזה גם וגם. ישנה השפעה מסוימת של החור השחור על קווי הפליטה שאנו רואים, אך רוב האור שאנו רואים בתמונות שלנו עדיין נשלט על ידי החלק היוצר כוכבים של הגלקסיה." העובדה שחור שחור סופר-מאסיבי היה קיים לפני יותר מ-13,2 מיליארד שנים והמשיך לצמוח אינו מפתיע כפי שניתן לחשוב.
חורים שחורים גדולים בהרבה התגלו ביקום המוקדם, J1342+0928, מעין-גלקסיה שהתגלתה 690 מיליון שנים לאחר המפץ הגדול, יש חור שחור סופר-מסיבי בגודל של 800 מיליון שמשות. לחור השחור ב-J0313-1806, שהתגלה 670 מיליון שנים לאחר המפץ הגדול, יש גודל של 1,6 מיליארד שמשות.
שני הקוואזרים הללו נשלטים על ידי פליטת AGN. לפי לארסון ועמיתיה, CEERS 1019 הוא שלב ביניים: הנקודה בין גלקסיות מאוחרות יותר, גדולות יותר, הנשלטות על ידי AGN, לבין האופן שבו החלו הגלקסיות הללו והחורים השחורים שלהן להיווצר מלכתחילה. בהסתכלות על החור השחור העל-מאסיבי ב-CEERS 1019, החוקרים מאמינים שהעצם נוצר מקריסתו של עצם מסיבי, כמו אחד הכוכבים המוקדמים ביותר ביקום. הכוכבים האלה היו הרבה הרבה יותר גדולים מהכוכבים שאנו רואים סביבנו היום, כך שלחור שחור מקריסה כזו תהיה התחלה של דרך לסופר-מסיביות.
כפי שמציין לרסון, התוצאות התקבלו תוך שעה אחת בלבד של תצפית. תצפיות עמוקות באמת צפויות לחשוף גלקסיות רחוקות יותר ואף חלשות יותר, מה שיעזור לנו סוף סוף להבין כיצד נולד היקום וכיצד הוא צמח.
קרא גם: