Det har lenge vært et mysterium for astrofysikere hvordan supertunge svarte hull har oppstått og vokst i universets første millioner av år. Og hvordan aktive galakser, såkalte kvasarer, er dannet.
De har nemlig oppstått med en ufattelig stor hastighet som det er vanskelig for forskerne å forklare.
Så langt har det lykkes å beskrive fenomenet på et teoretisk plan. Men nå har en internasjonal forskergruppe fra Niels Bohr Institutet og DTU Space i Danmark observert en ny type kosmisk objekt som kan bekrefte teoriene.
Ble født i universets daggry
Det nye himmellegemet forskerne har funnet, er selve overgangen fra en støvfylt og kraftig stjernedannende galakse til en lyssterk kvasar. Det er altså forstadiet til det som senere blir en kvasar med et supertungt svart hull i midten.
Objektet GNz7q er den røde prikken i midten av det forstørrede bildet fra området Hubble GOODS North-feltet.
Himmellegemet, som forskerne har døpt GNz7q, ble født 750 millioner år etter Big Bang, som fant sted for 13,8 milliarder år siden, altså i det astronomene kaller for universets kosmiske daggry.
«Objektet utgjør et bindeledd mellom to sjeldne objekter, nemlig støvete stjerne-dannende galakser og lysintensive kvasarer. Dermed åpner funnet for en ny forståelse av hvordan supertunge svarte hull ble dannet med stor hastighet i det tidlige univers», forteller postdoktor Seiji Fujimoto fra Niels Bohr Institutet, som er en del av forskergruppen bak oppdagelsen, i en pressemelding.
Vanlige galakser er fulle av gass, støv og stjerner, og midten lurer et supertungt svart hull som fortærer galaksens materie. Kvasarer er galakser som sender ut mye mer energi i form av stråling enn «normale» galakser som vår egen Melkeveien.
Derfor er kvasarer de mest lyssterke objektene i universet og blant de fjerneste vi kan observere.
På samme måte som «vanlige» galakser har kvasarer derfor også av et kjempestort svart hull i midten som er omgitt av en skive av gass som sakte glir inn i det svarte hullet.
Siden svarte hull ikke sender ut lys, oppstår det sterke lyset i en kvasar ved kraftig friksjon mellom de gasspartiklene som er på vei inn i det. Varmen fra friksjonen får gassen i skiven til å lyse ekstremt kraftig opp.
Nytt himmellegeme gjemte seg rett foran nesa på forskerne
Det forskerne har funnet, er altså et himmellegeme som holder på å bli til en kvasar, men som fortsatt er innhyllet i støv og gass, og derfor ikke lyser så kraftig som en kvasar.
I den galaksen der GNz7q er observert, produseres nye stjerner med en ufattelig stor hastighet, 1600 ganger så raskt som i vår egen galakse. De nye stjernene skaper kosmisk støv som varmes opp og får støvet til å gløde kraftig.
Illustrasjon av GNz7q som viser hvordan det kraftige lyset bryter gjennom støv og gass.
I midten av den observerte galaksen er det allerede et svart hull, og fordi den er i en tidlig fase av en galakse som danner stjerner med en veldig stor hastighet, blir den senere til et supertungt svart hull fordi den svelger store mengder materie.
Oppdagelsen av GNz7q ble gjort ut fra data fra romteleskopet Hubble i et av de mest intensivt utforskede områdene i universet, som kalles GOODS North-feltet. Det nye objektet gjemte seg derfor rett foran nesa på forskerne, og ble gravd fram mellom målinger av mange ulike bølgelengder.
Med det nylig oppsendte James Webb-romteleskopet forventer teamet å finne flere objekter som minner om GNz7q. Og på dem måten håper de å kunne beskrive objektene og utviklingen av dem mer detaljert i framtiden.