Astronomowie przy użyciu narzędzia Very Large Array (układ radioteleskopów połączony w jeden system interferometryczny) znaleźli w najdalszym ze znanych kwazarów coś, co być może pozwoli odpowiedzieć na nierozstrzygnięte od dawna pytanie – co formowało się najpierw: supermasywne czarne dziury czy galaktyki-olbrzymy?

W ciągu lat obserwacji zauważono prostą zależność pomiędzy masą centralnej czarnej dziury galaktyki, a masą centralnego zgrubienia utworzonego z gwiazd. Im bardziej masywna jest czarna dziura tym bardziej masywne zgrubienie. Astronomowie od dawna spierają się, co uformowało się wcześniej – czarna dziura czy owo zgrubienie? Według niektórych teorii tworzyły się one równocześnie.

Jednakże nowe obserwacje kwazara i jego macierzystej galaktyki przy użyciu VLA wskazują, że posiada on supermasywną czarną dziurę, ale nie ma centralnego zgrubienia. Obserwowany kwazar wraz z galaktyką widzimy takim jakim był, gdy wiek Wszechświata nie przekraczał miliarda lat. Są to więc obiekty widziane jako względnie młode.

“Znaleźliśmy w młodej galaktyce dużą masę gazu, która w połączeniu z masą centralnej czarnej dziury pasuje do modelu całkowitej masy tego układu. Natomiast dynamika galaktyki wskazuje, że brakuje masy, która mogłaby tworzyć ewentualne centralne zgrubienie” – twierdzi Chris Carilli z National Radio Astronomy Observatory (NRAO) w Socorro.

Badany obiekt, czyli J1148+5251, odległy od nas 12,8 miliardów lat świetlnych, zawiera najdalszy dotychczas zidentyfikowany kwazar. Odkryty został w 2003 roku w projekcie Sloan Digital Sky Survey. J1148+5251 to młoda galaktyka z jasnym kwazarem wewnątrz, widziana gdy wiek Wszechświata wynosił 870 milinów lat. Obecnie szacowany wiek Wszechświata to 13,7 miliardów lat.

Dzięki odbyciu około 60-godzinnych obserwacji J1148+5251 udało się stwierdzić obecność dużej masy gazu cząsteczkowego, a także zmierzyć jego ruch. Na podstawie modeli dynamicznych policzono całkowitą masę układu (czyli kwazara wraz z galaktyką). Wcześniejsze szacowania masy czarnej dziury to 1-5 mld mas Słońca.

Najnowsze obserwacje przy użyciu VLA wskazują, że masa gazu cząsteczkowego równa jest około 10 mld mas Słońca, zaś całkowitą masę układu szacuje się na 40-50 mld mas Słońca. Gaz cząsteczkowy wraz z czarną dziurą ważyłby 11-15 mld mas Słońca.

“Przyjęte założenia wskazują, że czarna dziura o tej masie powinna być otoczona centralnym zgrubieniem o masie kilku bilionów (10¹²) mas Słońca. Jednakże ostatnie pomiary dynamiczne pokazują co innego. Wokół nie ma żadnej dodatkowej masy poza znalezionym gazem. To z kolei dowodzi, że czarna dziura formuje się przed powstaniem centralnego zgrubienia” – mówi Fabian Walter z Instytutu Astronomii Maxa Plancka w Heidelbergu.

“Jeden przypadek czarnej dziury bez zgrubienia wokół to za mało by potwierdzić regułę. Musimy znaleźć więcej obiektów tego typu we Wszechświecie. Sprawę można będzie rozwiązać definitywnie, gdy rozszerzymy możliwości obserwacyjne VLA oraz ALMA (Atacama Large Millimeter Array) w ciągu kilku najbliższych lat” – dodaje Chris Carilli.