სამყაროს ძლიერ შორეულ ნაწილში, ე. წ. კოსმოსურ განთიადში აღმოჩენილია სუპერმასიური შავი ხვრელი, რომელიც ჩვენთვის ცნობილ ყველაზე ადრეულ შავ ხვრელითა რეკორდს ხსნის.

ის დიდი აფეთქებიდან სულ რაღაც 470 მილიონი წლის შემდეგ არსებულ გალაქტიკა UHZ1-ში აღმოაჩინეს; იმ პერიოდში სამყარო ჯერ კიდევ „ჩვილი ბავშვი“ იყო. უფრო მეტიც, ის იმდენად ადრეულ სამყაროშია, რომ განვითარების ამ ეტაპზე მყოფი შავი ხვრელი ჯერ აქამდე არასოდეს გვინახავს — მას თითქმის იგივე მასა აქვს, რაც მის გარშემო გაზრდილ გალაქტიკას.

იგი ჩვენგან იმდენად შორსაა, რომ მისმა სინათლემ ჩვენამდე მოსაღწევად 13,2 მილიარდი წელიწადი იარა; ამიტომ, დროისა და სივრცის დაბინდულ სიღრმეებში ჩამალული ამ გალაქტიკის აღმოჩენას ჩანდრას რენტგენული ობსერვატორიისა და ჯეიმს ვების კოსმოსური ტელესკოპის გაერთიანებული ძალები დასჭირდა. მკვლევართა ჯგუფს ჰარვარდ-სმიტსონის ასტროფიზიკური ცენტრის ასტროფიზიკოსი აკოს ბოგდანი ხელმძღვანელობდა.

მკვლევართა განცხადებით, აღმოჩენა კიდევ ერთი საკვანძო მტკიცებულებაა სუპერმასიურ შავ ხვრელთა წარმოქმნის რეჟიმისა, რომელიც მოითხოვს გაზის უზარმაზარი ღრუბლის პირდაპირ გრავიტაციულ კოლაფსირებას ულტრამკვრივ ობიექტად, რომელიც შემდეგ, დროთა განმავლობაში უფრო და უფრო იზრდება.

„არსებობს ფიზიკური ლიმიტები, თუ რამდენად სწრაფად შეიძლება გაიზარდოს შავი ხვრელი წარმოქმნის შემდეგ, მაგრამ რომლებიც უფრო მასიურები დაიბადნენ, ამ მხრივ უპირატესობაც აქვთ. ნერგის დარგვას ჰგავს, რომელსაც ბევრად ნაკლები დრო სჭირდება გასაზრდელად, ვიდრე დათესვას და იქიდან ამოსულის გაზრდას“, — ამბობს პრინსტონის უნივერსიტეტის ასტროფიზიკოსი ენდი გულდინგი.

სუპერმასიური შავი ხვრელები წარმოუდგენლად უზარმაზარია. მაგალითად, ჩვენი გალაქტიკის ცენტრში არსებულ სუპერმასიურ შავ ხვრელ მშვილდოსანი A*-ს 4,3 მილიონი მზის მასა აქვს და ის ამ მაჩვენებლით, სუპერმასური შავი ხვრელის კვალობაზე, საკმაოდ მოკრძალებულია.

სინამდვილეში არ ვიცით, როგორ გახდნენ ეს ობიექტები ამხელები, მაგრამ ერთი რამ სულ უფრო აშკარა ხდება: ადრეულ სამყაროში ისინი იმაზე გაცილებით მეტია, ვიდრე წარმოგვედგინა და არსებობს რაღაც გზა, რომლითაც ისინი დიდი აფეთქებიდან ასე მოკლე პერიოდში გაიზარდნენ ამხელები დაახლოებით ვარსკვლავის ზომიდან.

იმის გასარკვევად, თუ რა ხდება ამ ობიექტთა თავს, საუკეთესო გზა დაკვირვება და ნანახის საფუძველზე დასკვნების გამოტანაა, მაგრამ ეს იმაზე გაცილებით ძნელია, ვიდრე ერთი შეხედვით შეიძლება ჩანდეს.

კოსმოსურ განთიადს დიდი აფეთქების შემდეგ პირველ მილიარდ წელიწადს უწოდებენ და ის ჩვენგან მართლაც ძალიან შორსაა; ასეთი მანძილიდან მოსული ყოველგვარი სინათლე ძლიერ მკრთალი და წითელია, სივრცე-დროის გაფართოების შედეგად გაჭიმული და შესუსტებული.

ჯეიმს ვები კაცობრიობის ისტორიაში უმძლავრესი ტელესკოპია და ის სამყაროს ინფრაწითელ დიაპაზონში ხედავს. თუმცა, ესეც კი არ არის საკმარისი.

გალაქტიკა UHZ1-ის აღმოსაჩენად, ბოგდანმა და მისმა ჯგუფმა მიმართა ხრიკს, რომელსაც გრავიტაციულ ლინზირებას უწოდებენ. ეს ფენომენი მაშინ წარმოიქმნება, როდესაც ერთ წერტილში თავმოყრილი უზარმაზარი ოდენობის გრავიტაცია, მაგალითად, გალაქტიკათგროვის გრავიტაცია მის გარშემო სივრცე-დროს ამრუდებს. სამყაროს შორეული ნაწილებიდან მომავალი ნებისმიერი სინათლე, რომელიც ამ გამრუდებულ სივრცე-დროში გაივლის, დიდდება, მრავლდება და იბრიცება.

UHZ1 მდებარეობს ჩვენგან დაახლოებით 3,5 მილიარდი სინათლის წლის მანძილზე არსებული გალაქტიკათგროვის, აბელ 2744-ის მიღმა. ამ უკანასკნელის გრავიტაცია UHZ1-ის სინათლეს ოთხჯერ აძლიერებს. შედეგად, ჯეიმს ვებს თავად ამ გალაქტიკის სინათლის გამორჩევა შეუძლია; ჩანდრას ობსერვატორიამ კი მის ცენტრში არსებული სუპერმასიური შავი ხვრელის გარშემო გაზის მოძრაობის შედეგად გამოყოფილი რენტგენული რადიაციის დაფიქსირება შეძლო.

ამ სინათლის საფუძველზე, ბოგდანმა და მისმა ჯგუფმა შეაფასა როგორც შავი ხვრელის, ისე მის გარშემო არსებული გალაქტიკის მასა. თუ შავი ხვრელი მატერიას მაქსიმალური მაჩვენებლით შთანთქავს, მისი მასა 10 – 100 მილიონ მზის მასებს შორის მერყეობს. აღმოჩნდა, რომ ამ შავი ხვრელის მასა იგივეა, რაც მის გარშემო გალაქტიკა UHZ1-ში არსებულ ვარსკვლავთა ჯამური მასა.

როგორც წესი, შავი ხვრელის მასის თანაფარდობა მასპინძელ გალაქტიკასთან არის დაახლოებით ნახევარი პროცენტი. ამ გალაქტიკის შემთხვევაში გამოვლენილი მასები მიუთითებს, რომ UHZ1 და მისი შავი ხვრელი ჯერ განვითარების ძალიან ადრეულ ეტაპზე არიან; ამავე დროს, შავი ხვრელის „თესლი“ პირდაპირი კოლაფსის შედეგად უნდა გაჩენილიყო და არა ნელი აკრეციის შედეგად.

„ვფიქრობთ, ეს „სტანდარტულზე დიდი ზომის“ შავი ხვრელის აღმოჩენის პირველი შემთხვევაა და ამ დროისათვის საუკეთესო მტკიცებულება იმისა, რომ ზოგიერთი შავი ხვრელი გაზის მასიური ღრუბლისგან წარმოიქმნება. ისტორიაში პირველად ვხედავთ იმ ხანმოკლე ეტაპს, რომელზე სუპერმასიური შავი ხვრელი დაახლოებით იმდენივეს იწონის, რასაც თავისი გალაქტიკა; ამის შემდეგ, გალაქტიკის მასა შავი ხვრელისას თანდათან გადაასწრებს“, — ამბობს იელის უნივერსიტეტის ასტროფიზიკოსი პრიამვადა ნატარაიანი.

ეს სულ არ ნიშნავს იმას, რომ ნელი აკრეციის მოდელი უნდა გამოვრიცხოთ, სულ მცირე, ზოგიერთი სუპერმასიური შავი ხვრელის შემთხვევაში. თუმცა, მტკიცებულებები საბოლოო ჯამში იმაზე მიუთითებს, რომ სულ მცირე ძლიერ ადრეულ სამყაროში მაინც, პირდაპირი კოლაფსი საუკეთესო გზაა სუპერდიდი შავი ხვრელის წარმოსაქმნელად.

მიუხედავად ამისა, ჯერ მხოლოდ იმ აისბერგის წვერს ვხედავთ, რომელიც ჯეიმს ვებმა შეიძლება ადრეულ სამყაროში იპოვოს. ეჭვგარეშეა, რომ სამყაროს ეს შავბნელი პერიოდი გაცილებით მეტ სიურპრიზს გვიმალავს.

კვლევა გამოსაქვეყნებლად მიიღო ჟურნალმა Nature Astronomy-მ, იქამდე კი ხელმისაწვდომია სერვერზე arXiv.

მომზადებულია chandra.si.edu-სა და ScienceAlert-ის მიხედვით.