Bild https://science.nasa.gov NASAs James Webb Space Telescope fångade det djupaste spektrumet hittills av en liten red spot. Mer än 40 spektrallinjer urskiljs i datan som insamlats. Många forskare oberoende av varandra stöder teorin att GLIMPSE-17775 (en red spot i tidens början) är ett svart hål insvept i en het, tät gaskokong. Illustration: NASA, ESA, CSA, Vasily Kokorev (UT Austin); Designer: Leah Hustak (STScI)
Strax efter att Webbteleskopet kom igång upptäcktes en ny, mystisk typ av objekt i det allra tidigaste universum. Röda objekt (kallade little red plots) som sågs cirka 600 miljoner år efter Big Bang. Forskare har flera förklaringar till dessa små röda prickar inklusive att de är svarta hål-stjärnor.
En rad lyckosamma omständigheter gav upphov till upptäckten av invecklade spektrum i en liten röd prick. Den lilla röda pricken fick beteckningen GLIMPSE-17775 och gav data i Webbs avbildnings- och spektroskopiarbete under ett projektarbete som syftade till att leta efter Population III-stjärnor i svagt lysande galaxer i galaxhopen Abell S1063 (som finns 4,3 miljarder ljusår bort från oss).
Denna lilla röda prick är mer avlägsen än galaxhopen man sökte i och dess sken förstärkes genom gravitationslinsning. Objektet fick beteckningen GLIMPSE-17775 och visade sig ha kosmologisk rödförskjutning på 3,5, vilket betyder att den existerade cirka 1,8 miljarder år efter Big Bang. (Big Bang skedde för 13,4 miljarder år sedan.)
Även om Webb gav ett 30-timmarsspektrum av tid fick den lilla röda pricken, gravitationslinsningen tiden att motsvara med 80 timmar teleskoptid. Denna kombination av Webbs infraröda känslighet och naturens eget "förstoringsglas" förstärkte mängden detaljer som kunde utläsas från GLIMPSE-17775. Resultatet blev mer än 40 spektrallinjer från densamma vilket är det mest detaljerade lilla rödpunktsspektrumet hittills av en red spot.
"När vi såg spektrumet för första gången var det som att ha alla pusselbitar utspridda på golvet," beskriver Vasily Kokorev at the University of Texas at Austin vilken var den som ledde forskningen. "Vi plockade upp varje pusselbit, mätte linjerna och började kombinera de olika bitarna till en mosaik. Kanske såg några bitar ut som ingenting först, men snart kom några av dem på plats och vi insåg att det fanns något där."
De spektroskopiska data som Webb samlade in innehåller flera bevis som stöder tolkningen att den lilla röda pricken GLIMPSE-17775 är en svart hål-stjärna: ett snabbt växande svart hål inneslutet i en tät gaskokong som återvinner ljuset som sänds ut nära det svarta hålet och producerar de egenskaper som ses i spektrumet. Bland de drygt 40 linjer som teamet upptäckte i GLIMPSE-17775:s spektrum fanns olika oberoende indikatorer som alla stämmer överens med BH*-scenariot (black hole star) scenario). Till exempel fann teamet att många av spektrallinjerna, såsom väte, syre och helium, inte passar in i en enkel modell av ett roterande gasmoln. Istället inkluderar modellen för bästa passform en breddningseffekt som kallas elektronspridning, ett tydligt tecken på att en tät, lager-på-lager-gaskokong som omsluter denna källa.
Styrkan och förhållandet mellan vissa linjer särskilt de 16 järnlinjer som utgör det teamet kallat en "järnskog" och vissa syrelinjer, kräver en högenergikälla för att produceras, som ett snabbt växande svart hål. Dessutom noterade astronomer fluorescens och absorption av helium i spektrumet vilket båda individuellt tyder på att det finns ett tätt medium som omsluter en kraftfull källa.
Svarta hålteorin passar inte bara GLIMPSE-17775. Det förklarar också varför de flesta små röda prickar är svaga i röntgenstrålfältet då eventuell sådan emission sannolikt absorberas av den täta gaskokongen. Ett saknat element i GLIMPSE-17775-pusselbiten är den del av spektrumet som skulle avslöja det som kallas en Balmer-brytning (en kraftig förändring i intensiteten hos ett stjärnspektrum vid en våglängd på cirka 364,5 nanometer (3646 Å). Denna fysikaliska och astronomiska markör används främst för att bestämma stjärnors temperatur, kemiska sammansättning och ålder) eller en kraftig sänkning i det emitterade ljuset som är ett kännetecken för de små röda prickarna. För att bygga en mer heltäckande förståelse av denna lilla röda prick inkluderade teamet sidodata från två observationsprogram som använde programmen NASAs Hubble Space Telescope: programmen Frontier Fields och BUFFALO (Beyond Ultra-deep Frontier Fields And Legacy Observations)
