Amikor tavaly augusztusban Dale Kocevski asztrofizikus az arXiv preprint szerveren közzétette az első tanulmányt, amelyben előzetes adatokat közölt arról, hogy az új James Webb űrteleszkóp (JWST) révén mit tudtak meg a fekete lyukakról, még semmi sem jelezte előre, hogy az űrtávcső mennyire forradalmi eredményeket szállíthat a rejtélyes égitestekről. A helyzet azóta teljesen megváltozott.
Hetekkel Kocevski eredményeinek első közzététele után megjelent a következő vonatkozó publikáció, amelyet az elmúlt hónapokban újabbak sora követett. Ezek alapján jóval több fekete lyuk létezik a távoli világegyetemben, mint amennyiről a csillagászok álmodni mertek. A napokban pedig megjelent egy újabb munka, amelyben tucatnyi újonnan felfedezett fekete lyukról számolnak be. A JWST segítségével tehát az elmúlt egy évben a csillagászok fekete lyukak hatalmas tárházát fedezték fel, rengetegféle különböző típussal.
Valóban olyan részeit tanulmányozzuk az univerzumnak, amelyek technológiailag eddig nem voltak hozzáférhetőek számunkra, mondja Rebecca Larson, a New York-i Rochester Műszaki Intézet asztrofizikusa. A fekete lyukakkal kapcsolatos vizsgálatok ráadásul még mindig a kezdeti szakaszban vannak. Az azonban már most világos, hogy felfedezések nagyon régóta fennálló kérdéseket segíthetnek megválaszolni, például azt, hogyan alakulhattak ki a világegyetem történetének ennyire korai szakaszában, és hogyan növekedtek olyan nagyra ennyire gyorsan a fekete lyukak.
A fekete lyukak sokféle méretűek lehetnek, de a JWST által észleltek olyan nehezek, hogy súlyuk a Nap tömegének több milliószorosát vagy milliárdszorosát teszik ki. Senki sem nem tudja biztosan, hogyan alakulhattak ki ezek az égitestek, de elképzelhető, hogy nagy tömegű csillagok vagy gázfelhők omlottak össze, majd elkezdték magukba szívni a közeli gázt és port. Ezen forgatókönyv szerint a fekete lyukak „magjai” gyorsan növekedtek, míg végül létrejöttek belőlük a legtöbb galaxis szívében rejtőző gravitációs központok.
A fekete lyukak maguk nem láthatók – hatalmas gravitációs vonzásuk miatt még a fény sem tud elszökni belőlük –, de a körülöttük spirálisan keringő túlhevült gázok után kutatva észlelhetők. A JWST üzembe állása előtt a csillagászok számos űrbéli és földi távcsővel tanulmányozták a fekete lyukakat, ezekkel azonban csak a legfényesebb ilyen objektumokat tudták detektálni, beleértve azokat is, amelyek viszonylag közel vannak a Földhöz. A JWST-t azonban úgy tervezték, hogy a távoli világegyetemből érkező fényt is lássa, így képes távolabb levő fekete lyukakat is észlelni, köztük olyanokat is, amelyekről a csillagászok azt gondolták, hogy túl halványak a detektáláshoz.
A világegyetemben a távolságot a vöröseltolódásnak nevezett mennyiséggel mérik: minél nagyobb egy objektum vöröseltolódása, annál távolabb van, és annál korábban jelent meg az univerzum történetében. A JWST által újonnan felfedezett fekete lyukak közül több is olyan vöröseltolódással rendelkezik, amely alapján a világegyetem 1–1,5 milliárd éves korában létezhettek.
A JWST felvételein ezek a távoli fekete lyukak apró és meglehetősen jellegtelen pacáknak tűnnek, de „egyértelműen különböznek” az őket körülvevő galaxisoktól, mondja Jorryt Matthee, a zürichi ETH asztrofizikusa. Az űrtávcsővel eddig nagyjából tízszer annyi halvány fekete lyukat fedeztek ilyen vöröseltolódással, mint amennyit a korábban ismert fekete lyukak száma alapján vártak volna. Hogy ez miért van így, azt egyelőre nem érti senki, mondja Kohei Inayoshi, a Pekingi Egyetem asztrofizikusa.
A JWST észlelte a valaha látott legtávolabbi fekete lyukakat is. Az eddigi korrekorder egy alaposan tanulmányozott galaxis szívében helyezkedik el, és már 400 millió évvel az ősrobbanás után is szupernehéz formában létezett, ami egészen hihetetlennek tűnik. A közeljövő megfigyeléseinek célja, hogy feltárják a GN-z11 jelű objektum körül áramló túlhevült gáz szerkezeti részleteit, és fényt derítsenek arra arra, hogy a fekete lyuk hogyan hat a körülötte lévő térre, mondja Hannah Übler, a Cambridge-i Egyetem asztrofizikusa.
A JWST a CEERS 1019 nevű galaxisban egy olyan vöröseltolódású, valószínűsíthető fekete lyukat is észlelt, amelynek valahogyan sikerült a Nap tömegének 9 milliószorosát felhalmoznia az univerzum első 570 millió éve alatt. És vannak ennél is régebbi, hasonlóan nagy tömegű jelöltek. Raffaella Schneider, a római Sapienza Egyetem asztrofizikusa szerint az új felfedezések passzolnak a legújabb modellekbe, amelyek szerint a korai világegyetemben a fekete lyukak hihetetlenül nagy sebességgel nyelték el a környező gázt, átírva a jelenleg jellemző növekedési szabályokat.
