Kui astronoomid nägid 2022. aastal esimest korda James Webbi kosmoseteleskoobi pilte, hakkasid tumedas kosmose taustas silma tillukesed punased täpikesed. Hubble’i teleskoop ei olnud neid varem registreerinud, ent uus instrument näitas neid selgelt ja rohkelt. Kohe kerkis küsimus, millega on tegemist, sest tavalised seletused ei sobinud.
Alguses arvati, et need võivad olla ebatavaliselt tihedad galaktikad tohutu hulga tähtedega. Teised pakkusid, et tegu on aktiivsete galaktikatuumadega, mis on varjatud paksu tolmukihi taha. Kuid ükski neist hüpoteesidest ei selgitanud korraga kõiki täheldatud omadusi. Nii tekkis uus kosmiline mõistatus, mida tuli lahendada.
Väikesed punased laigud – uus nähtus varajases universumis
Neid objekte hakati nimetama LRD-deks (inglise keeles little red dots – väikesed punased täpid). Need kiirgavad peamiselt keskmise infrapunavalguse piirkonnas, mistõttu vanemad teleskoobid neid lihtsalt ei näinud. James Webbi teleskoop avas justkui uue vaatlusakna varajasse universumisse. Nii mõistsid teadlased, et seisavad silmitsi seni tundmatu nähtusega.
Valgus väga kaugelt
LRD-d on nii kaugel, et nende valgus on Maale jõudmiseks teel olnud ligikaudu 12 miljardit aastat. See tähendab, et näeme aega, mil universum oli vaid umbes 1,8 miljardit aastat vana pärast Suurt Pauku. See oli ajajärk, mil galaktikad alles kiiresti kujunesid ja kasvasid. Iga selline objekt on justkui pilk kosmose lapsepõlve.
2024. aastal võttis rahvusvaheline teadlasrühm, mida juhtis Anna de Graaff Max Plancki instituudist, need objektid põhjalikumalt vaatluse alla. Programmi RUBIES raames koguti peaaegu 60 tunni jooksul umbes 4500 kauge galaktika spektrid. Nende seast leiti 35 LRD-d, millest osa osutus erakordselt äärmuslikuks. Ühest objektist sai kogu uurimistöö keskne tähelepanu.
Objekt, mis ei mahu olemasolevatesse mudelitesse
See eriti tähelepanuväärne objekt sai nimeks The Cliff ja asub umbes 11,9 miljardi valgusaasta kaugusel. Selle spektris nähtav Balmeri hüpe oli kaks korda tugevam kui ühelgi teisel teadaoleval allikal nii suure punanihke juures.
Lisaks mõõdeti väga laiad vesiniku- ja heeliumi emissioonijooned, peaaegu ilma metallide jälgedeta. Ümbritsev gaasikest liigub kiirusega umbes 1500 kilomeetrit sekundis. Kui püüti seda kirjeldada tavapäraste mudelitega, mis põhinevad tavalistel tähtede populatsioonidel, ei langenud tulemused vaatlustega üldse kokku.
Kui The Cliff oleks lihtsalt tähtedest domineeritud galaktika, oleks selle mass uskumatult väikesesse ruumalasse kokku surutud. Nii tihedas keskkonnas peaksid tähed sageli kokku põrkuma, tekitades tugevat röntgenkiirgust. Kuid röntgenkiirgust ei ole tuvastatud, mis viitab, et pildist on puudu mõni oluline komponent.
Mustade aukude tähed – uus idee
Teadlased pakkusid välja uue selgituse, mida nimetatakse „musta augu tähe“ mudeliks. Selle järgi peaks objekti keskmes olema supermassiivne must auk koos akretsioonikettaga, mida ümbritseb väga tihe vesinikugaasi kokon. Just gaas, mitte tolm, annaks valgusele tugeva punase toonuse ning põhjustaks eriti väljendunud Balmeri hüppe. See mudel sobib The Cliffi veidra spektriga palju paremini.
Arvutuste järgi võib keskne must auk omada ligikaudu 10 miljonit Päikese massi ning neelata ainet kiiremini, kui lubab teoreetiline Eddingtoni piir. Veel ühe sarnase objekti avastamine, mis sai nimeks MoM BH star 1, näitab, et tegu ei pruugi olla üksiku erandiga.
Selle spekter on peaaegu identne The Cliffi omaga, ehkki objekt asub veelgi kaugemal. See viitab võimalusele, et oleme avastamas uut kosmiliste objektide klassi. Kui see kinnitust leiab, tuleb meie arusaama supermassiivsete mustade aukude varasest kasvust põhimõtteliselt ümber hinnata.
