Bild wikipedia Djupfält James Webb Space Telescope-bild av Abell 2744-QSO1 Skala i bågsekunder. JD1-sekvensen har ett liknande exempel på en gravitationslins.
Nu har forskare som använder Webbteleskopet upptäckt tydliga bevis på att vissa supermassiva svarta hål var enorma från början och bildades utan en stjärnkollapsfas och utan en massiv galax som kunnat ge dem materia. Abell 2744-QSO1 är ett av dessa ett supermassivt svart hål med en massa på 50 miljoner solar som färdas genom rymden nästan ensamt. Det finns ungefär 13 miljarder år bort bakom galaxhopen Abell 2744. Det är omgivet av en mycket liten galax.
"Detta är en anmärkningsvärd upptäckt," beskriver Roberto Maiolino vid Cambridge University i Storbritannien, medförfattare till studier som publicerats i i Nature och Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
"Det är ett paradigmskifte, en total omprövning av de klassiska scenarierna för hur svarta hål bildas och växer." QSO1 är 1300 ljusår tvärs över och dess ljus har färdats i mer än 13 miljarder år. Den är lättare att studera än de flesta andra Little Red Dots eftersom den är gravitations linsad av galaxhopen Abell 2744 (Pandoras hop). QSO1 är både förstorad och tredubbelt avbildad och visas på tre olika platser på himlen.
Inledande studier av QSO1 visade övertygande bevis för att det kunde vara något annat än ett moln av glödande väte- och heliumgas som kretsar kring ett supermassivt svart hål uppskattat till 40 miljoner gånger solens massa. Men precis som med andra tidiga svarta hål som upptäcktes av Webb fanns det osäkerhet om det var så massivt.
"Tidigare har alla massmätningar av svarta hål i det tidiga universum varit indirekta, baserat på antaganden utifrån vad vi vet om dem utifrån tid närmare vårt universum. Vi visste inte om dessa antaganden verkligen gällde det avlägsna universum (i tid och rum)," beskriver medförfattaren Francesco D'Eugenio, även han från Cambridge University. Cambridge-doktoranden Ignas Juodžbalis och Cosimo Marconcini vid universitetet i Florens i Italien, huvudförfattare till en av studierna där man använde IFU:s observationer för att kartlägga rörelser av vätgas runt det svarta hålet. När de analyserade rotationshastigheten som en funktion av avståndet från centrum fann de att gasen kretsar runt en central punkt på samma sätt som planeter i vårt solsystem kretsar runt solen.
"Detta är viktigt eftersom det visar att större delen av massan i QSO1 är koncentrerad till det svarta hålet i centrum," beskriver Ignas. "Om massan var mer fördelad som gas som den skulle vara om det fanns många stjärnor i närområdet skulle gasen inte ha denna perfekta Kepleranska rotation.
Eftersom Kepler-rörelsen styrs av enkla gravitationslagar kunde teamet använda gashastighetsmätningarna för att direkt beräkna massan av det svarta hålet något som tidigare inte varit möjligt. De fann att det svarta hålet består av ungefär 50 miljoner solmassor och utgör otroliga två tredjedelar av QSO1:s totala massa. Denna andel är tusentals gånger större än i närliggande galaxer, där supermassiva svarta hål bara utgör en mycket liten del av värdgalaxens totala massa.
Resultatet visade att gasen i QSO1 nästan helt består av väte och helium, med mycket lite av tyngre grundämnen som syre som skulle förväntats i en galax rik på stjärnor och damm. Med en metallisk hållfasthet mindre än 0,5 % av solen är QSO1 en av de mest orörda galaktiska miljöer som någonsin mätts.
"Det här är ett fenomenalt resultat," påtalar Cosimo. "Det är den första direkta mätningen av en massa av ett svart hål inom de första miljarderna år efter Big Bang och den är förenlig med de tidigare mätningarna." Teamet anser att detta är ett gott tecken på att antagandena som används för indirekta massmätningar är giltiga och att massorna hos andra svarta hål i det tidiga universum inte har överskattats. Den överdimensionerade massan av QSO1 i förhållande till dess värdgalax tyder på att den inte kan ha bildats gradvis från mycket mindre svarta hål med mindre massa som smält samman och dragit åt sig damm och gas. "Det verkar som att vi har hittat ett svart hål som inte har en betydande värdgalax och som har föregått stjärnbildningar," beskriver Ignas. "Detta är mycket spännande eftersom det är bevis för primära svarta hål eller direktkollapsande svarta hål som har funnits teoretiskt men tidigare inte bekräftats."
Oavsett om QSO1:s svarta hål utvecklades från ett 'tungt frö' som bildades inom den första sekunden av Big Bang eller något senare från kollapsen av ett gigantiskt gasmoln blev det till stort med en gång och kan vara i de tidiga stadiet av att bygga en galax runt det (där vi ser det i tid och rum).
Teamet anser att små röda prickar som QSO1 kan ha varit vanliga i det tidiga universum och håller på att analysera liknande objekt för att ta reda på om supermassiva svarta hål faktiskt fanns före galaxerna där de nu finns.
Jag anser att dessa
röda prickar som ses (litte red dot) är ursprungliga
svarta hål och dessa genom sin gravitation över tid drog till sig materia och gas där stjärnor bildades och en galax till slut blev resultatet. Början till dessa
röda punkter är intressantast anser jag och min tanke är att de bildades vid
BigBang eller kom med från ett annat universums avslocknande vid BigBang.
