Egy nemzetközi csillagászcsoport a James Webb űrtávcső segítségével megmérte egy több mint 10 milliárd fényévre lévő galaxisban található, inaktív szupernehéz fekete lyuk tömegét. A fekete lyukakat eleve nem könnyű mérni, van azonban néhány technika, amellyel kiszámítható a tömegük a körülöttük lévő fény mennyisége alapján. De ez nem működik az inaktív fekete lyukak esetében, ezeket csak a csillagok dinamikája alapján lehet megmérni.
Ez a megközelítés a szupernehéz fekete lyukhoz legközelebb lévő csillagok mozgásának mérését igényli, ezért ez általában csak nagyon közeli galaxisok esetében működik, amelyeknél ezek a csillagok jó felbontásban láthatók. Két technika kombinálása azonban nemrégiben lehetővé tette a módszer alkalmazását egy olyan távoli galaxisra, amelynek fénye mindössze 3 milliárd évvel az Ősrobbanás után indult útjára.
Az első fontos lépés az eredmény felé a James Webb éles szemének bevetése volt. Az űrtávcső messzebbre és jobban lát az infravörös tartományban, mint bármelyik másik eszközünk. A második trükk a gravitációs lencsézés. A szóban forgó galaxis, az MRG-M0138 fényét egy előtérben lévő galaxishalmaz torzítja és nagyítja, ezáltal a távoli objektum magja részletesebben láthatóvá válik.
„Ez a két technika lehetővé tette számunkra, hogy olyan szögfelbontást érjünk el, mintha egy pénzérmét figyelnénk meg a Hold felszínén” – nyilatkozta Richard Ellis, a University College London kutatója, az eredményekről beszámoló tanulmány vezető szerzője.
A kutatás, amelyet Ellis egykori tanítványa, Andrew Newman vezetett a Carnegie tudományos intézetében, fontos megközelítést nyújt a galaxisok evolúciójának egy különösen kritikus időszakának megértéséhez. A mai galaxisokat nagyjából aktív és nyugvó galaxisokra lehet osztani. A nyugvó csillagrendszerek – amelyeket néha vörös és halott galaxisoknak is neveznek – eredetének megértéséhez a kozmikus délként ismert korszakkal kell kezdeni. Ez volt az univerzum csillagképződésének csúcspontja, és az az idő, amikor a szupernehéz fekete lyukak aktívvá váltak, mivel a galaxisok ütközései során gáz áramlott feléjük.
Egy aktív szupernehéz fekete lyuk, amely kvazárrá válik, erős szeleket generálhat, amelyek felmelegítik és kilökik a csillagok kialakulásához szükséges gázt. Tehát mielőtt inaktívvá válna, a szupernehéz fekete lyuk teljesen megsemmisítheti galaxisának azon képességét, hogy fiatal és aktív maradjon. „Úgy tűnik, ez a fekete lyuk lehetett a felelős azért, hogy körülbelül 200–300 (talán 400) millió évvel korábban eltűnt a gáz” – magyarázza Ellis.
A fekete lyuk hatalmas, a Nap tömegének mintegy 6 milliárdszorosát teszi ki. Ez több mint 1000-szerese a Sagittarius A* tömegének, amely a Tejútrendszer közepén található szupernehéz fekete lyuk. A körülötte keringő csillagok másodpercenként 400 kilométert tesznek meg. A csapat most hasonló objektumokat szándékozik tanulmányozni ugyanezzel a módszerrel. Az ilyen, a James Webbet és a gravitációs lencsézést együttesen felhasználó csillagdinamikai mérések lehetővé tehetik, hogy megértsük, hogyan szűnik meg a galaxisok aktivitása, és milyen szerepet játszanak ebben a fekete lyukak.
„Ez megnyitja az utat további ilyen objektumok felfedezése előtt, most, hogy tudjuk, hogy technikailag lehetséges, és így felmérhetjük a vörös és halott galaxisokat, amelyekben már nincsenek fiatal csillagok, és megnézhetjük, hogy mikor szűnt meg bennük a csillagképződés, és hogy van-e fekete lyuk, amely felelős ezért a leállásért” – magyarázta Ellis. „Megnyílt az út valami felé, ami korábban teljesen lehetetlen volt.”
A folyamatban lévő Euclid-küldetés várhatóan további ilyen gravitációsan lencsézett objektumokat fog felfedezni, ami lehetővé teszi a szakértők számára, hogy felépítsenek egy jelölt objektumokból álló populációt a vizsgálatra, és betekintést nyerjenek a galaxisok evolúciójának egy nagyon fontos pillanatába.
