JWST Phát Hiện Hố Đen Khổng Lồ Khắp Vũ Trụ Sơ Khai | Tạp chí lượng tử

Nhiều năm trước khi cô thậm chí còn chắc chắn rằng Kính viễn vọng Không gian James Webb sẽ khởi chạy thành công, Christina Eilers bắt đầu lên kế hoạch tổ chức một hội nghị dành cho các nhà thiên văn học chuyên về vũ trụ sơ khai. Cô ấy biết rằng nếu — tốt nhất là khi — JWST bắt đầu thực hiện các quan sát, thì cô ấy và các đồng nghiệp của mình sẽ có nhiều điều để nói. Giống như một cỗ máy thời gian, kính viễn vọng có thể nhìn xa hơn và xa hơn về quá khứ hơn bất kỳ thiết bị nào trước đó.

May mắn thay cho Eilers (và phần còn lại của cộng đồng thiên văn học), kế hoạch của cô ấy không phải là vô ích: JWST đã phóng và triển khai mà không gặp trở ngại nào, sau đó bắt đầu xem xét kỹ lưỡng vũ trụ sơ khai từ vị trí của nó trong không gian cách xa hàng triệu dặm.

Vào giữa tháng 150, khoảng XNUMX nhà thiên văn học đã tập trung tại Viện Công nghệ Massachusetts để dự hội nghị JWST “Ánh sáng đầu tiên” của Eilers. Chưa đầy một năm đã trôi qua kể từ JWST bắt đầu gửi hình ảnh trở lại Trái đất. Và đúng như Eilers đã dự đoán, kính thiên văn đã định hình lại sự hiểu biết của các nhà thiên văn học về một tỷ năm đầu tiên của vũ trụ.

Một tập hợp các đối tượng bí ẩn nổi bật trong vô số bài thuyết trình. Một số nhà thiên văn học gọi chúng là “những con quái vật nhỏ giấu mặt”. Đối với những người khác, chúng là “những chấm nhỏ màu đỏ”. Nhưng dù tên của chúng là gì thì dữ liệu cũng rất rõ ràng: Khi JWST quan sát các thiên hà trẻ — chúng chỉ xuất hiện dưới dạng các chấm đỏ trong bóng tối — nó nhận thấy một con số đáng ngạc nhiên với các cơn lốc xoáy ở trung tâm của chúng.

Eilers, một nhà thiên văn học tại MIT, cho biết: “Dường như có rất nhiều nguồn mà chúng tôi không biết đến, “mà chúng tôi không lường trước được việc tìm thấy”.

Trong những tháng gần đây, một loạt các quan sát về vết nhòe vũ trụ đã khiến các nhà thiên văn học thích thú và bối rối.

“Mọi người đang nói về những chấm đỏ nhỏ này,” nói Fan Xiaohui, một nhà nghiên cứu tại Đại học Arizona, người đã dành cả sự nghiệp của mình để tìm kiếm những vật thể xa xôi trong vũ trụ sơ khai.

Lời giải thích đơn giản nhất cho các thiên hà có tâm lốc xoáy là các lỗ đen lớn nặng hàng triệu mặt trời đang cuốn các đám mây khí vào một cách điên cuồng. Phát hiện đó vừa được mong đợi vừa gây bối rối. Nó được mong đợi vì JWST được xây dựng, một phần, để tìm các đồ vật cổ xưa. Chúng là tổ tiên của các lỗ đen khổng lồ có kích thước hàng tỷ mặt trời dường như xuất hiện sớm một cách khó hiểu trong hồ sơ vũ trụ. Bằng cách nghiên cứu các lỗ đen tiền thân này, chẳng hạn như ba lỗ đen trẻ tuổi được phát hiện trong năm nay, các nhà khoa học hy vọng tìm hiểu xem các lỗ đen khổng lồ đầu tiên đến từ đâu và có thể xác định lý thuyết nào trong số hai lý thuyết cạnh tranh mô tả tốt hơn sự hình thành của chúng: Chúng phát triển cực kỳ nhanh, hay họ chỉ đơn giản là sinh ra lớn? Tuy nhiên, các quan sát cũng gây bối rối vì ít nhà thiên văn học mong đợi JWST tìm thấy nhiều lỗ đen trẻ, đói khát như vậy — và các cuộc khảo sát đang phát hiện ra hàng chục lỗ đen. Trong quá trình cố gắng giải quyết bí ẩn trước đây, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra vô số lỗ đen cồng kềnh có thể viết lại các lý thuyết đã có về các ngôi sao, thiên hà, v.v.

“Là một nhà lý thuyết, tôi phải xây dựng một vũ trụ,” nói Marta tình nguyện, nhà vật lý thiên văn chuyên nghiên cứu về lỗ đen tại Viện Vật lý thiên văn Paris. Volonteri và các đồng nghiệp của cô hiện đang đối mặt với dòng lỗ đen khổng lồ trong vũ trụ sơ khai. “Nếu chúng [có thật], chúng sẽ thay đổi hoàn toàn bức tranh.”

Cỗ máy thời gian vũ trụ

Các quan sát của JWST đang làm chấn động thiên văn học một phần vì kính thiên văn có thể phát hiện ánh sáng chiếu tới Trái đất từ ​​sâu hơn trong không gian hơn bất kỳ cỗ máy nào trước đây.

“Chúng tôi đã chế tạo chiếc kính viễn vọng cực mạnh này trong hơn 20 năm,” cho biết Cấp Tremblay, một nhà vật lý thiên văn tại Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian. “Toàn bộ mục đích ban đầu của nó là nhìn sâu vào thời gian vũ trụ.”

Một trong những mục tiêu của sứ mệnh là theo dõi các thiên hà đang hình thành trong một tỷ năm đầu tiên của vũ trụ (trong lịch sử khoảng 13.8 tỷ năm của nó). Những quan sát ban đầu của kính thiên văn từ mùa hè năm ngoái gợi ý về một vũ trụ trẻ đầy những thiên hà trưởng thành một cách ấn tượng, nhưng thông tin mà các nhà thiên văn học có thể thu được từ những hình ảnh như vậy là rất hạn chế. Để thực sự hiểu về vũ trụ sơ khai, các nhà thiên văn học cần nhiều hơn là những hình ảnh; họ khao khát quang phổ của những thiên hà đó - dữ liệu thu được khi kính viễn vọng phân chia ánh sáng tới thành những màu sắc cụ thể.

Quang phổ thiên hà, mà JWST bắt đầu gửi lại một cách nghiêm túc vào cuối năm ngoái, rất hữu ích vì hai lý do.

Đầu tiên, họ để các nhà thiên văn tính tuổi của thiên hà. Ánh sáng hồng ngoại mà JWST thu thập có màu đỏ hoặc dịch chuyển đỏ, nghĩa là khi nó đi qua vũ trụ, các bước sóng của nó bị kéo dài do sự giãn nở của không gian. Mức độ dịch chuyển đỏ đó cho phép các nhà thiên văn học xác định khoảng cách của một thiên hà và do đó xác định thời điểm ban đầu thiên hà phát ra ánh sáng. Các thiên hà lân cận có độ lệch đỏ gần như bằng không. JWST có thể dễ dàng xác định các vật thể vượt quá độ dịch chuyển đỏ 5, tương ứng với khoảng 1 tỷ năm sau Vụ nổ lớn. Các đối tượng ở độ dịch chuyển đỏ cao hơn sẽ cũ hơn và ở xa hơn đáng kể.

Thứ hai, quang phổ cho các nhà thiên văn học cảm giác về những gì đang xảy ra trong một thiên hà. Mỗi sắc độ đánh dấu sự tương tác giữa các photon và các nguyên tử (hoặc phân tử) cụ thể. Một màu bắt nguồn từ một nguyên tử hydro nhấp nháy khi nó lắng xuống sau một cú va chạm; một cái khác biểu thị các nguyên tử oxy bị xáo trộn, và một cái khác là nitơ. Quang phổ là một mô hình màu tiết lộ cấu tạo của một thiên hà và hoạt động của các nguyên tố đó, đồng thời JWST đang cung cấp bối cảnh quan trọng đó cho các thiên hà ở những khoảng cách chưa từng có.

“Chúng tôi đã thực hiện một bước nhảy vọt như vậy,” nói Aayush Saxena, một nhà thiên văn học tại Đại học Oxford. Thực tế là “chúng ta đang nói về thành phần hóa học của các thiên hà dịch chuyển đỏ 9 là hoàn toàn đáng chú ý.”

(Dịch chuyển đỏ 9 ở khoảng cách xa đến khó tin, tương ứng với thời điểm vũ trụ chỉ mới 0.55 tỷ năm tuổi.)

Quang phổ thiên hà cũng là những công cụ hoàn hảo để tìm ra nguyên tử gây nhiễu loạn lớn: các lỗ đen khổng lồ ẩn nấp ở trung tâm của các thiên hà. Bản thân các lỗ đen là tối, nhưng khi chúng ăn khí và bụi, chúng sẽ xé toạc các nguyên tử, khiến chúng phát ra những tia sáng có màu sắc đặc trưng. Rất lâu trước khi JWST ra mắt, các nhà vật lý thiên văn đã hy vọng chiếc kính viễn vọng này sẽ giúp họ phát hiện ra các mẫu đó và tìm đủ các lỗ đen lớn nhất và hoạt động mạnh nhất của vũ trụ sơ khai để giải quyết bí ẩn về cách chúng hình thành.

Quá lớn, quá sớm

Bí ẩn bắt đầu từ hơn 20 năm trước, khi một đội do Fan dẫn đầu phát hiện ra một trong những các thiên hà xa nhất từng được quan sát — một quasar rực rỡ, hay một thiên hà neo vào một lỗ đen siêu nặng đang hoạt động nặng có lẽ bằng hàng tỷ mặt trời. Nó có độ dịch chuyển đỏ là 5, tương ứng với khoảng 1.1 tỷ năm sau Vụ nổ lớn. Với những lần quét bầu trời xa hơn, Fan và các đồng nghiệp của ông đã nhiều lần phá kỷ lục của chính họ, đẩy biên giới dịch chuyển đỏ của quasar tới 6 trong 2001 và cuối cùng là 7.6 trong 2021 — chỉ 0.7 tỷ năm sau Vụ nổ lớn.

Vấn đề là việc tạo ra những lỗ đen khổng lồ như vậy dường như là điều không thể ngay từ rất sớm trong lịch sử vũ trụ.

Giống như bất kỳ vật thể nào, lỗ đen cần có thời gian để phát triển và hình thành. Và giống như một đứa trẻ mới biết đi cao 6 foot, các lỗ đen siêu lớn của Fan quá lớn so với tuổi của chúng — vũ trụ chưa đủ già để chúng tích lũy được khối lượng hàng tỷ mặt trời. Để giải thích những đứa trẻ mới biết đi phát triển quá mức đó, các nhà vật lý buộc phải xem xét hai lựa chọn khó chịu.

Đầu tiên là các thiên hà của Fan bắt đầu chứa đầy các lỗ đen tiêu chuẩn, có khối lượng tương đương sao thuộc loại siêu tân tinh thường để lại phía sau. Sau đó, chúng lớn lên bằng cách hợp nhất và nuốt chửng khí và bụi xung quanh. Thông thường, nếu một lỗ đen ăn đủ mạnh, một lượng bức xạ tuôn ra sẽ đẩy các phần của nó ra xa. Điều đó ngăn chặn quá trình kiếm ăn điên cuồng và đặt ra giới hạn tốc độ phát triển của lỗ đen mà các nhà khoa học gọi là giới hạn Eddington. Nhưng đó là một trần nhà mềm: Một dòng bụi liên tục có thể hình dung được sẽ vượt qua sự tuôn ra của bức xạ. Tuy nhiên, thật khó để tưởng tượng việc duy trì tốc độ tăng trưởng “siêu Eddington” như vậy đủ lâu để giải thích cho những con thú của Fan — chúng sẽ phải tăng số lượng lớn lên nhanh đến mức không thể tưởng tượng được.

Hoặc có lẽ lỗ đen có thể được sinh ra lớn một cách khó tin. Các đám mây khí trong vũ trụ sơ khai có thể đã sụp đổ trực tiếp thành các lỗ đen nặng hàng nghìn lần mặt trời – tạo ra các vật thể gọi là hạt nặng. Kịch bản này cũng khó chấp nhận, bởi vì những đám mây khí vón cục, lớn như vậy sẽ vỡ ra thành các ngôi sao trước khi tạo thành lỗ đen.

Một trong những ưu tiên của JWST là đánh giá hai kịch bản này bằng cách nhìn vào quá khứ và nắm bắt tổ tiên mờ nhạt của các thiên hà Fan. Những tiền thân này sẽ không hoàn toàn là chuẩn tinh, mà là các thiên hà có lỗ đen nhỏ hơn một chút đang trên đường trở thành chuẩn tinh. Với JWST, các nhà khoa học có cơ hội tốt nhất để phát hiện ra các lỗ đen hầu như không bắt đầu phát triển — những vật thể đủ trẻ và đủ nhỏ để các nhà nghiên cứu có thể xác định trọng lượng sơ sinh của chúng.

Đó là một lý do mà một nhóm các nhà thiên văn học với Khảo sát khoa học phát hành sớm về sự tiến hóa của vũ trụ, hay CEERS, do Dale Kocevski của Đại học Colby đứng đầu, đã bắt đầu làm việc thêm giờ khi họ lần đầu tiên nhận thấy dấu hiệu của những lỗ đen trẻ như vậy xuất hiện trong những ngày sau Giáng sinh.

“Thật ấn tượng khi có bao nhiêu trong số này,” viết Jeyhan Kartaltepe, một nhà thiên văn học tại Viện Công nghệ Rochester, trong một cuộc thảo luận về Slack.

Kocevski trả lời: “Rất nhiều quái vật nhỏ ẩn nấp.

Một đám đông quái vật ngày càng tăng

Trong quang phổ CEERS, một số thiên hà ngay lập tức xuất hiện dưới dạng các lỗ đen bé có khả năng ẩn náu — những con quái vật nhỏ. Không giống như những người anh em vani khác của chúng, những thiên hà này phát ra ánh sáng không chỉ đến với một sắc thái rõ nét đối với hydro. Thay vào đó, vạch hydro bị nhòe, hoặc mở rộng, thành nhiều màu, cho thấy rằng một số sóng ánh sáng bị nén khi các đám mây khí quay quanh tăng tốc về phía JWST (giống như một chiếc xe cứu thương đang đến gần phát ra tiếng kêu lớn dần khi sóng âm của còi báo động của nó bị nén) trong khi các vạch khác sóng đã trải dài khi mây bay đi. Kocevski và các đồng nghiệp của ông biết rằng lỗ đen gần như là vật thể duy nhất có khả năng di chuyển hydro xung quanh như vậy.

Kocevski nói: “Cách duy nhất để nhìn thấy thành phần rộng rãi của khí quay quanh lỗ đen là nếu bạn nhìn thẳng xuống thùng của thiên hà và nhìn thẳng vào lỗ đen.

Vào cuối tháng 185, nhóm CEERS đã cố gắng tạo ra một bản in sẵn mô tả hai trong số “những con quái vật nhỏ ẩn giấu”, theo cách gọi của họ. Sau đó, nhóm bắt đầu nghiên cứu một cách có hệ thống một dải rộng hơn gồm hàng trăm thiên hà được thu thập bởi chương trình của họ để xem có bao nhiêu hố đen ở ngoài đó. Nhưng họ đã bị một nhóm khác, đứng đầu là Yuichi Harikane của Đại học Tokyo, thu hút chỉ vài tuần sau đó. Nhóm của Harikane đã tìm kiếm XNUMX thiên hà CEERS xa nhất và tìm thấy 10 với các vạch hydro rộng — khả năng hoạt động của các lỗ đen trung tâm có khối lượng hàng triệu mặt trời ở các dịch chuyển đỏ trong khoảng từ 4 đến 7. Sau đó, vào tháng XNUMX, một phân tích về hai cuộc khảo sát khác do Jorryt Matthee của Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ Zurich đã xác định thêm 20 “chấm nhỏ màu đỏ” với các vạch hydro rộng: các lỗ đen xoay quanh dịch chuyển đỏ 5. Một phân tích đăng vào đầu tháng XNUMX đã công bố một tá khác, một vài trong số đó thậm chí có thể đang trong quá trình phát triển bằng cách hợp nhất.

“Tôi đã chờ đợi những điều này quá lâu,” Volonteri nói. “Thật không thể tin được.”

Nhưng ít nhà thiên văn học dự đoán được số lượng lớn các thiên hà có lỗ đen lớn đang hoạt động. Các chuẩn tinh con trong năm quan sát đầu tiên của JWST nhiều hơn so với dự đoán của các nhà khoa học dựa trên thống kê các quasar trưởng thành - từ 10 lần đến 100 lần phong phú hơn.

Eilers, người đã đóng góp cho bài báo về các chấm đỏ nhỏ, cho biết: “Thật đáng ngạc nhiên đối với một nhà thiên văn học là chúng tôi đã sai lệch ở một mức độ lớn hoặc thậm chí hơn thế nữa.

Stéphanie Juneau, nhà thiên văn học tại NOIRLab của Quỹ Khoa học Quốc gia và là đồng tác giả của bài báo về quái vật nhỏ cho biết: “Luôn có cảm giác như ở độ dịch chuyển đỏ cao, những quasar này chỉ là phần nổi của tảng băng trôi. “Chúng tôi có thể phát hiện ra rằng bên dưới, quần thể [mờ nhạt] này thậm chí còn lớn hơn cả tảng băng thông thường.”

Hai cái này đi đến gần 11

Nhưng để nhìn thoáng qua những con quái vật trong giai đoạn trứng nước, các nhà thiên văn học biết rằng họ sẽ phải vượt xa dịch chuyển đỏ 5 và nhìn sâu hơn vào hàng tỷ năm đầu tiên của vũ trụ. Gần đây, một số đội đã phát hiện ra các lỗ đen đang ăn ở những khoảng cách thực sự chưa từng có.

Trong tháng, một phân tích CEERS dẫn đầu bởi Rebecca Larson, một nhà vật lý thiên văn tại Đại học Texas, Austin, đã phát hiện ra một đường hydro rộng trong một thiên hà ở độ dịch chuyển đỏ 8.7 (0.57 tỷ năm sau Vụ nổ lớn), lập kỷ lục mới về hố đen hoạt động xa nhất từng được phát hiện.

Nhưng kỷ lục của Larson đã giảm chỉ vài tháng sau đó, sau khi các nhà thiên văn học với sự hợp tác của JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey) đã chạm tay vào quang phổ của GN-z11. Ở dịch chuyển đỏ 10.6, GN-z11 đã ở rìa mờ nhất trong tầm nhìn của Kính viễn vọng Không gian Hubble và các nhà khoa học háo hức nghiên cứu nó với con mắt sắc nét hơn. Đến tháng 10, JWST đã dành hơn 11 giờ để quan sát GN-zXNUMX và các nhà nghiên cứu có thể nói ngay rằng thiên hà này là một thiên hà kỳ quặc. sự phong phú của nó nitơ đã “hoàn toàn mất kiểm soát,” nói Jan Scholtz, một thành viên JADES tại Đại học Cambridge. Nhìn thấy quá nhiều nitơ trong một thiên hà trẻ giống như gặp một đứa trẻ 6 tuổi với bóng năm giờ, đặc biệt là khi nitơ được so sánh với lượng oxy dự trữ ít ỏi của thiên hà, một nguyên tử đơn giản hơn mà các ngôi sao nên tập hợp lại trước tiên.

Sự hợp tác của JADES tiếp nối với khoảng 16 giờ quan sát JWST khác vào đầu tháng Năm. Dữ liệu bổ sung làm sắc nét quang phổ, tiết lộ rằng hai sắc thái nhìn thấy được của nitơ cực kỳ không đồng đều – một sáng và một mờ. Nhóm nghiên cứu cho biết mô hình chỉ ra rằng GN-z11 chứa đầy các đám mây khí dày đặc được tập trung bởi một lực hấp dẫn đáng sợ.

“Đó là lúc chúng tôi nhận ra mình đang nhìn thẳng vào đĩa bồi tụ của lỗ đen,” Scholtz nói. Sự thẳng hàng ngẫu nhiên đó giải thích tại sao thiên hà ở xa lại đủ sáng để Hubble có thể nhìn thấy ngay từ đầu.

Các lỗ đen cực kỳ trẻ, đói như GN-z11 là những đối tượng chính xác mà các nhà vật lý thiên văn hy vọng sẽ giải quyết được tình trạng khó khăn về cách các quasar của Fan hình thành. Nhưng ở một khía cạnh khác, hóa ra ngay cả siêu phẩm GN-z11 cũng không đủ trẻ hoặc đủ nhỏ để các nhà nghiên cứu xác định khối lượng sơ sinh của nó một cách thuyết phục.

Scholtz nói: “Chúng ta cần bắt đầu phát hiện khối lượng lỗ đen ở mức dịch chuyển đỏ cao hơn nhiều so với 11”. “Tôi không biết mình sẽ nói điều này một năm trước, nhưng chúng ta đang ở đây.”

Một gợi ý về sự nặng nề

Cho đến lúc đó, các nhà thiên văn học đang sử dụng các thủ thuật tinh vi hơn để tìm và nghiên cứu các lỗ đen mới sinh, các thủ thuật như gọi điện cho một người bạn — hoặc một kính viễn vọng không gian hàng đầu khác — để được giúp đỡ.

Vào đầu năm 2022, Volonteri, Tremblay và các cộng tác viên của họ bắt đầu định kỳ hướng Đài quan sát tia X Chandra của NASA vào một cụm thiên hà mà họ biết sẽ nằm trong danh sách rút gọn của JWST. Cụm hoạt động giống như một thấu kính. Nó uốn cong kết cấu không-thời gian và phóng đại các thiên hà xa hơn đằng sau nó. Nhóm nghiên cứu muốn xem liệu có bất kỳ thiên hà nào trong số những thiên hà nền đó đang phát ra tia X, một thẻ gọi truyền thống của một lỗ đen háu ăn hay không.

Trong vòng một năm, Chandra nhìn chằm chằm vào thấu kính vũ trụ trong hai tuần — một trong những chiến dịch quan sát lâu nhất của nó — và thu được 19 photon tia X đến từ một thiên hà có tên UHZ1, tại dịch chuyển đỏ 10.1. 19 photon có chỉ số octan cao đó rất có thể đến từ một lỗ đen đang phát triển tồn tại chưa đầy nửa tỷ năm sau Vụ nổ lớn, khiến nó trở thành nguồn tia X xa nhất từng được phát hiện cho đến nay.

Bằng cách kết hợp dữ liệu JWST và Chandra, nhóm đã học được một điều kỳ lạ — và nhiều thông tin. Trong hầu hết các thiên hà hiện đại, gần như toàn bộ khối lượng là ở các ngôi sao, chỉ có chưa đầy một phần trăm khối lượng nằm ở lỗ đen trung tâm. Nhưng trong UHZ1, khối lượng dường như được phân chia đồng đều giữa các ngôi sao và lỗ đen – đây không phải là kiểu mẫu mà các nhà thiên văn học mong đợi đối với sự bồi tụ siêu Eddington.

Một lời giải thích hợp lý hơn, nhóm đã đề xuất, có phải lỗ đen trung tâm của UHZ1 được sinh ra khi một đám mây khổng lồ co lại thành một lỗ đen khổng lồ, để lại một ít khí để tạo sao. Tremblay nói: “Những quan sát này “có thể phù hợp với một hạt nặng”. Thật “điên rồ khi nghĩ về những quả bóng khí khổng lồ, khổng lồ này sắp sụp đổ”.

Đó là một vũ trụ hố đen

Một số phát hiện cụ thể từ cuộc tranh giành quang phổ điên rồ trong vài tháng qua chắc chắn sẽ thay đổi khi các nghiên cứu được bình duyệt ngang hàng. Nhưng kết luận rộng rãi - rằng vũ trụ non trẻ đã tạo ra một loạt các lỗ đen khổng lồ, đang hoạt động cực kỳ nhanh chóng - có khả năng tồn tại. Xét cho cùng, chuẩn tinh của Fan phải đến từ một nơi nào đó.

“Con số chính xác và chi tiết của từng vật thể vẫn chưa chắc chắn, nhưng rất thuyết phục rằng chúng tôi đang tìm thấy một quần thể lớn các lỗ đen đang bồi tụ,” Eilers nói. “JWST đã tiết lộ chúng lần đầu tiên và điều đó thật thú vị.”

Đối với các chuyên gia về lỗ đen, đó là một khám phá đã được ấp ủ trong nhiều năm. Các nghiên cứu gần đây của thiên hà vị thành niên lộn xộn trong vũ trụ hiện đại gợi ý rằng các lỗ đen đang hoạt động trong các thiên hà trẻ đang bị bỏ qua. Và các nhà lý thuyết đã phải vật lộn vì các mô hình kỹ thuật số của họ liên tục tạo ra các vũ trụ có nhiều lỗ đen hơn nhiều so với những gì các nhà thiên văn học đang nhìn thấy trong vũ trụ thực.

Volonteri nói: “Tôi luôn nói rằng lý thuyết của mình là sai và quan sát là đúng, vì vậy tôi cần sửa chữa lý thuyết của mình. Tuy nhiên, có lẽ sự khác biệt không chỉ ra một vấn đề với lý thuyết. “Có lẽ những chấm đỏ nhỏ này không được tính đến,” cô nói.

Giờ đây, các lỗ đen rực lửa hóa ra không chỉ là những vai khách mời vũ trụ trong một vũ trụ đang trưởng thành, các nhà vật lý thiên văn tự hỏi liệu việc đúc lại các vật thể trong vai trò lý thuyết nặng nề hơn có thể làm giảm bớt một số vấn đề đau đầu khác hay không.

Sau khi nghiên cứu một số hình ảnh đầu tiên của JWST, một số nhà thiên văn học đã nhanh chóng chỉ ra rằng một số thiên hà có vẻ nặng nề không thể tưởng tượng nổi, xét về tuổi trẻ của họ. Nhưng ít nhất trong một số trường hợp, một lỗ đen sáng chói có thể khiến các nhà nghiên cứu đánh giá quá cao sức nặng của các ngôi sao xung quanh.

Một lý thuyết khác có thể cần điều chỉnh là tốc độ các thiên hà tạo ra các ngôi sao, có xu hướng quá cao trong các mô phỏng thiên hà. Kocevski suy đoán rằng nhiều thiên hà trải qua giai đoạn quái vật tiềm ẩn, thiết lập quá trình hình thành sao chậm lại; ban đầu chúng được bao bọc trong lớp bụi tạo sao, và sau đó lỗ đen của chúng phát triển đủ mạnh để phân tán vật chất của sao vào vũ trụ, làm chậm quá trình hình thành sao. Anh ấy nói: “Chúng tôi có thể đang xem xét kịch bản đó trong trò chơi.

Khi các nhà thiên văn vén bức màn của vũ trụ sơ khai, những linh cảm mang tính học thuật nhiều hơn những câu trả lời cụ thể. Dù JWST đã thay đổi cách các nhà thiên văn nghĩ về các lỗ đen đang hoạt động, nhưng các nhà nghiên cứu biết rằng các họa tiết vũ trụ do kính viễn vọng tiết lộ trong năm nay chỉ là giai thoại so với những gì sắp xảy ra. Các chiến dịch quan sát như JADES và CEERS đã tìm thấy hàng chục lỗ đen có khả năng đang nhìn chằm chằm vào chúng từ những mảnh bầu trời có kích thước bằng XNUMX/XNUMX kích thước của mặt trăng tròn. Nhiều lỗ đen con nữa đang chờ sự chú ý của kính viễn vọng và các nhà thiên văn học của nó.

Saxena cho biết: “Tất cả những tiến bộ này đã được thực hiện trong 12 đến 10 tháng đầu tiên. “Bây giờ chúng tôi có [JWST] trong XNUMX hoặc XNUMX năm tới.”