לראשונה: האנושות הצליחה למדוד חור שחור מהיקום הקדום

אסטרונומים הצליחו לבצע לראשונה מדידה דינמית ישירה של מסת חור שחור על-מסיבי מתקופה מוקדמת במיוחד ביקום, במרחק זמן של פחות ממיליארד שנה אחרי המפץ הגדול. לפי הנתונים שנאספו באמצעות טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST), החור השחור במערכת Abell 2744-QSO1 שוקל כ-50 מיליון מסות שמש ונוצר כאשר היקום היה בן כ-700 מיליון שנה בלבד.

המדידה בוצעה באמצעות מכשיר NIRSpec של ג'יימס ווב וטכניקת ספקטרואסטרומטריה, שאפשרה לחוקרים למפות את מהירויות הסיבוב של גז סביב מרכז המערכת גם ברזולוציה גבוהה יותר מהמגבלות הרגילות של הטלסקופ.

לפי החוקרים, מודלים עצמאיים של תנועת הגז חשפו דפוס סיבוב קפלרי, כלומר תנועה התואמת עצם מרכזי מסיבי במיוחד, בדומה לאופן שבו כוכבי לכת מקיפים את השמש. התוצאה הצביעה על מסה של כ-50 מיליון שמשות, עם התאמה כמעט מלאה להערכות עקיפות קודמות שבוצעו באמצעות שיטות ויריאליות.

הגלקסיה עצמה, לעומת זאת, קטנה באופן חריג. לפי החוקרים, המסה המרבית שלה מוערכת בכ-20 מיליון מסות שמש בלבד, פחות ממחצית ממסת החור השחור שבמרכזה.

הפער החריג הזה מערער מודלים מקובלים שלפיהם חורים שחורים וגלקסיות מתפתחים יחד לאורך זמן. החוקרים מעלים אפשרות שהחור השחור נוצר עוד לפני הגלקסיה עצמה, תרחיש שמכונה לעיתים "קדימות החור השחור".

לפי הדיווח, החוקרים מגדירים את QSO1 כ"החור השחור העירום" המסיבי ביותר שנמצא עד כה, כלומר גרעין פעיל שהחור השחור שבו דומיננטי בהרבה מהגלקסיה שסביבו. המחקר גם מחזק את האמינות של שיטות המדידה הוויריאליות ששימשו עד היום להערכת מסות של חורים שחורים ביקום הקדום.

במקרה של QSO1, הנתונים הראו כי כמעט כל מסת המערכת מרוכזת בחור השחור המרכזי ולא במבנה גלקטי רחב יותר.

הגילוי מגיע על רקע דיון מדעי רחב יותר סביב אוכלוסייה מסתורית של עצמים שנחשפה על ידי ג'יימס ווב ומכונה "Little Red Dots" ("נקודות אדומות קטנות"). מדובר ביותר מ-300 עצמים קומפקטיים ואדומים שהתגלו מתקופת "שחר היקום", ורבים מהם נראים כבעלי חורים שחורים עצומים מוקדם בהרבה מהצפוי לפי המודלים הקיימים.

לפי ההערכות, ה-Little Red Dots מהווים כ-15% עד 30% מהגרעינים הגלקטיים הפעילים ביקום המוקדם.

חלק מהחוקרים טענו בעבר כי ייתכן שההערכות למסת החורים השחורים מנופחות, ואחרים אף הציעו שמדובר בכלל בעצמים שונים המכונים "כוכבי חור שחור", גופים היפותטיים שבהם חור שחור צעיר נמצא בלב כוכב במקום היתוך גרעיני רגיל. האסטרונום רפאל הווידינג אמר כי "אם התוצאות מדויקות, הן סותרות באופן ישיר את השערת 'כוכבי החור השחור'".

החוקרים הצליחו למפות את תנועת הגז סביב החור השחור ברזולוציה נמוכה מהמגבלות הרשמיות של JWST, דבר שאפשר לחשוף את הסיבוב הקפלרי ולבצע את המדידה הישירה הראשונה מסוגה ביקום המוקדם.