Webb målte et sort hul på 13 milliarder år — det opstod før sin egen galakse

Det sorte hul i galaksen Abell2744-QSO1 har en masse på 50 millioner sole. Dets værtsgalakse indeholder resten. Det forhold strider imod alle kendte modeller: i enhver galakse, astronomer kan studere i dag, udgør det centrale sorte hul en forsvindende lille andel af den samlede stjernmasse. Her er det sorte hul to tredjedele af det hele.

Den ubalance har en præcis forklaring, og den vender op og ned på forståelsen af, hvordan galakser og sorte huller samevolverer. Holdet målte galaxens metallicitet — koncentrationen af grundstoffer tungere end brint og helium, som stjerner producerer i løbet af deres liv — og fandt den til under en halv procent af solens værdi. Den næsten-nul-aflæsning betyder, at meget få stjerner var nået at leve og dø i galaxen, da Webb observerede den. Det sorte hul var allerede enormt i hvad der i bund og grund var en uberørt, nyfødt galakse.

Fundet skyldes en teknik, som Webb muliggør for første gang. Ved at kortlægge bevægelsen og sammensætningen af gas i kredsløb tæt på det sorte hul — ophedet plasma, der suges ind med målbare hastigheder — kunne holdet under ledelse af Roberto Maiolino ved universitetet i Cambridge beregne massen direkte, uden at skulle ty til teoretiske tilnærmelser. Det er den første direkte massemåling af noget sort hul fra universets første milliard år.

Kosmologiens standardbillede forudsætter, at galakser og deres centrale sorte huller vokser sammen over milliarder af år, idet de nærer hinanden gennem fusioner, gastilstrømninger og stjernefeedback-cykler. Abell2744-QSO1 bryder med det billede. Galaksen er for oprindelig og for lille i forhold til sit sorte hul til, at de to kan have samevolveret i takt. Noget frøsatte dette sorte hul tidligt — måske et direkte kollaps af en massiv primordial gasskye, eller et sort hul født fra den første generation af kæmpestjerner — og galaksen voksede om det bagefter.

Resultatet er ikke endegyldigt. Ét objekt i ekstrem afstand er ikke nok til at omskrive teorien for galaksedannelse. Cambridge-holdet bemærker, at målingen afhænger af antagelser om geometrien af gasskiven om det sorte hul, og at Webb ikke fuldt ud kan opløse de mindste skalaer nær begivenhedshorisonten. Uafhængig bekræftelse kræver yderligere objekter på tilsvarende afstande.

De objekter er på vej. Webbs igangværende kortlægninger af det tidlige univers, især programmer rettet mod kendte galaktiske overtætheder som Abell2744-klyngen, vil levere den nødvendige stikprøve. Maiolinos hold analyserer allerede yderligere kandidater fra samme felt. Den første direkte optælling af sorte hullers masser i universalhistoriens første milliard år er nu i gang.

Tags: astronomi