Mednarodna skupina astronomov je s pomočjo vesoljskega teleskopa James Webb izmerila maso neaktivne supermasivne črne luknje v galaksiji, ki je oddaljena več kot 10 milijard svetlobnih let. Črnih lukenj sploh ni lahko meriti, vendar obstaja nekaj tehnik, s katerimi je mogoče njihovo maso izračunati na podlagi količine svetlobe okoli njih. A to ne deluje pri neaktivnih črnih luknjah, te je mogoče izmeriti le na podlagi dinamike zvezd.
Ta pristop zahteva merjenje gibanja zvezd, ki so najbližje supermasivni črni luknji, zato običajno deluje le pri zelo bližnjih galaksijah, kjer so te zvezde vidne z dobro ločljivostjo. Kombinacija dveh tehnik pa je pred kratkim omogočila uporabo metode na oddaljeni galaksiji, katere svetloba se je na pot odpravila le 3 milijarde let po velikem poku.
Prvi pomemben korak k rezultatu je bila uporaba ostrega očesa teleskopa James Webb. Vesoljski teleskop v infrardečem območju vidi dlje in bolje kot katera koli druga naša naprava. Drugi trik je gravitacijsko lečenje. Svetlobo obravnavane galaksije MRG-M0138 izkrivlja in povečuje galaktična kopica v ospredju, zaradi česar postane jedro oddaljenega objekta podrobneje vidno.
»Ti dve tehniki sta nam omogočili, da smo dosegli kotno ločljivost, kot da bi opazovali kovanec na površini Lune,« je povedal Richard Ellis z University College London, vodilni avtor študije, ki poroča o rezultatih.
Raziskava, ki jo je vodil Ellisov nekdanji študent Andrew Newman na znanstvenem inštitutu Carnegie, ponuja pomemben pristop k razumevanju posebno kritičnega obdobja v razvoju galaksij. Današnje galaksije je mogoče okvirno razdeliti na aktivne in mirujoče. Za razumevanje izvora mirujočih zvezdnih sistemov – ki jim včasih rečemo tudi rdeče in mrtve galaksije – je treba začeti z obdobjem, znanim kot kozmični opoldan. To je bil vrhunec nastajanja zvezd v vesolju in čas, ko so supermasivne črne luknje postale aktivne, saj je plin ob trkih galaksij tekel proti njim.
Aktivna supermasivna črna luknja, ki postane kvazar, lahko ustvarja močne vetrove, ki segrevajo in izmetavajo plin, potreben za nastanek zvezd. Preden postane neaktivna, lahko torej supermasivna črna luknja povsem uniči zmožnost svoje galaksije, da ostane mlada in aktivna. »Zdi se, da je bila lahko ta črna luknja odgovorna za to, da je plin izginil približno 200 do 300 (morda 400) milijonov let prej,« pojasnjuje Ellis.
Črna luknja je ogromna, njena masa znaša približno 6 milijard mas Sonca. To je več kot 1000-krat več od mase Sagittarius A*, supermasivne črne luknje v središču Rimske ceste. Zvezde, ki krožijo okoli nje, prepotujejo 400 kilometrov na sekundo. Skupina namerava zdaj z isto metodo preučevati podobne objekte. Takšne meritve zvezdne dinamike, ki združeno uporabljajo teleskop James Webb in gravitacijsko lečenje, nam lahko omogočijo, da razumemo, kako galaksije prenehajo biti aktivne in kakšno vlogo pri tem igrajo črne luknje.
»To odpira pot k odkrivanju nadaljnjih takšnih objektov, zdaj ko vemo, da je to tehnično mogoče, in tako lahko pregledamo rdeče in mrtve galaksije, v katerih ni več mladih zvezd, ter ugotovimo, kdaj se je v njih nastajanje zvezd ustavilo in ali obstaja črna luknja, ki je odgovorna za to ustavitev,« je pojasnil Ellis. »Odprla se je pot k nečemu, kar je bilo prej povsem nemogoče.«
Pričakuje se, da bo misija Euclid, ki je v teku, odkrila še več takšnih gravitacijsko lečenih objektov, kar bo strokovnjakom omogočilo, da zgradijo populacijo kandidatnih objektov za preučevanje in dobijo vpogled v zelo pomemben trenutek v razvoju galaksij.
