Webbteleskopet fann ett stort svart hål som bildats innan en galax fanns i dess närhet.

 

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.

Ett ensamt svart hål ses sluka en stjärna som kom i dess väg

 

Bild https://science.nasa.gov  Konstnärs koncept som skildrar en tidvattenstörningshändelse som inträffar då en stjärna passerar farligt nära ett supermassivt svart hål. Delar från den splittrande stjärnan värms upp när de virvlar runt det svarta hålet och skapar ett sken som astronomer kan se långt tillbaka i tid och rum i kosmos då det svarta hålet skjuter ut en stråle i rymden när det sker. NRAO/AUI/NSF/NASA

NASAs Neil Gehrels Swift Observatory fångade ett "ensamt" svart hål som lyste upp när det slukade en stjärna i utkanten av en avlägsen galax. Dessa fenomen av ensamma svarta hål är ovanliga och inget hade någonsin tidigare setts så långt utanför galaxens kärna och detta slukar en stjärna då vi ser det.

Nästan (Troligen alla enligt mig. Annars är det inte en galax.) varje galax i universum är förankrad av ett supermassivt svart hål som sitter precis i mitten. Ungefär en gång vart 100 000:e år kommer en stjärna att driva för nära detta osynliga svarta hål och utlösa en tidvattenstörning.

Även om fenomenet är ganska sällsynt i en galax genomsöker forskare miljontals galaxer efter dem. Varje år upptäcks vanligtvis omkring 30 tidvattenstörningar någonstans i universum.

Före 2024 hade dessa endast setts i galaxkärnor. Det beror delvis på att astronomerna främst letade efter dem där; Det är ju trots allt där alla kända supermassiva svarta hål ansågs finnas tills dess och man kan inte få en tidvattenstörning utan ett svart hål (gravitationskraften från lättare svarta hål som rester av en supernova är inte tillräckligt stark för tidvatteneffekt).

Sedan såg forskarna de tydliga tecknen på att en stjärna höll på att slitas sönder 2 600 ljusår från centrum i sin galax. Det inspirerade fler astronomer att titta bortom galaxkärnor efter liknande händelser och nu har ett team identifierat en som ligger mer än 30 000 ljusår från galaxens centrum.

Forskarna har skisserat två möjligheter till varför stora svarta hål finns på platser som denna. Tre eller fler galaxer kan en gång sammanslagits och gravitationen mellan deras centrala supermassiva svarta hål kan ha slungat ut ett av dessa svarta hål till galaxens kant.

Alternativt kan en dvärggalax just nu sammanslås med en annan galax och dess svarta hål sammanfogas. När dvärgens stjärnor föll in i den större galaxen kan en ha passerat för nära dvärgens supermassiva svarta hål och då fgett tidvattenseffekten.

"Ytterligare upptäckter kan avslöja ursprunget till detta till synes 'ensamma' svarta hål," beskriver Stein. "Den centrala vetenskapliga frågan vi vill besvara är: Hur vanliga är vandrande svarta hål?"

Min tanke är att ensamma svarta hål efter galaxsammanslagning där hålen inte sammanslås och blir ett enda utan trycks bort finns lite varstans och upptäcks först när ett större objekt råkar komma i dess väg och slukas av detta.

En artikel som beskriver studien som Stein var ledare för publicerades nyligen i The Astrophysical Journal Letters. 

Ett ensamt svart hål sveper genom universum med stor stjärnbildning där det drar fram

 

Mycket massiva svarta hål finns i mitten av stora galaxer som Vintergatan. Där drar de till sig gas, stoft, stjärnor och allt annat som kommer för nära dem och blir därmed alltmer mer massiva med tiden. Men i sällsynta fall kan ett svart hål tvingas ur sin position och rusa ut i rymden. Svårt att förstå att så kan ske anser jag.  

I en ny artikel beskriver forskare från Kanada, Australien och USA hur ett sådant svart hål då rör sig genom rymden och skapar stora chockvågor som utlöser hög stjärnbildning.

Artikeln heter “A candidate runaway supermassive black hole identified by shocks and star formation in its wake.”” Huvudförfattaren är Pieter van Dokkum, professor i astronomi och fysik vid Yale University. I artikeln beskrivs hur ett svart hål kan kastas ut ur sin galax.

Det börjar med att två galaxer smälter samman efter att de dragits ihop av gravitationen. Det leder till  ett andra svart hål i centrum av den nu stora galaxen. Detta binära svarta hål kan bli mycket långlivat och finnas så länge som en miljard år innan det slutligen slås samman med det större av dem. Om ett tredje svart hål då under den tiden når det galaxens centrum, kan en trekroppsinteraktion (de tre svarta hålen kraschar samman) ge ett av de svarta hålen en hastighetsökning och detta kan då stötas bort från galaxen.

Men trots författarnas  teoretiska underlag är det svårt att hitta bevis på att dessa ensamma svart hål finns. Astronomer identifierade en av de bästa kandidaterna 2021, cirka 230 miljoner ljusår bort. De märkte en märklig rörelse och hastighet som indikerade på aktuella störningar i området. Men de kunde inte avgöra om det var en pågående galaxsammanslagning, ett binärt svart hålsystem eller en gravitationsvågsrekylhändelse.

Astronomer känner dock till ett par sätt att  identifiera ett skenande svart hål. Det första  är om hålet aktivt absorberar material  och då kan identifieras genom den ljusstyrka som då visar sig.

Ett andra sätt är genom stjärnmassan som det svarta hålet drar med sig. När ett svart hål kastas iväg från en galax centrum drar dess massiva gravitationskraft några stjärnor med sig.

Ett tredje sätt som astronomer kan känna igen ett skenande svart hål är genom den effekt det har på gasmoln i sin väg när det passerar genom gasen.

Ett skenande supermassivt svart hål kan leda till bildandet av ett spår av chockad gas och unga stjärnor bakom spåret", skriver författarna.  När ett svart hål färdas genom joniserat väte i universum produceras en chockfront av en lång slinga av gas likt en komets svans.  I denna svans av gas kan moln av chockad gas svalna och bilda stjärnor som  ser ut som knutar i slingans  spår.

Teoretiskt kan dessa skenande svarta hål finnas. Teoretiskt kan de bevisas existera. Men ännu har inget hittats därute. Kanske det likväl bara är i teorin de kan visas kunna existera. Inget vet.

Bild flickr.com tänkvärd bild på vad universum är, kom till och blev.