Astronomii care operează Telescopul Spațial James Webb (JWST) cred că au detectat cea mai veche și mai îndepărtată gaură neagră supermasivă cunoscută până acum în univers. Acest obiect cosmic enorm, situat în inima galaxiei GHZ2, este atât de îndepărtat încât îl observăm așa cum arăta la doar 350 de milioane de ani după Big Bang.
Descoperirea, care dezvăluie modul în care primele găuri negre s-au format într-un univers extrem de tânăr, a fost detaliată într-o lucrare încărcată pe serverul de preprint arXiv pe 4 noiembrie 2025. Deși studiul nu a fost încă evaluat de colegi (peer-reviewed), implicațiile sale sunt majore pentru înțelegerea zorilor universului.
Cercetătorii au utilizat observații de la spectrograful în infraroșu apropiat și instrumentul în infraroșu mediu ale JWST. Aceste instrumente sofisticate acoperă o gamă largă de lungimi de undă, permițând detectarea luminii ultraviolete și optice emisă inițial de galaxia îndepărtată, lumină care a fost „întinsă” în spectrul infraroșu din cauza expansiunii Universului.
Cea mai veche și mai îndepărtată gaură neagră: o creștere imposibil de rapidă?
Marea enigmă pe care o ridică GHZ2 este timpul.
„GHZ2 există într-o perioadă în care universul era extrem de tânăr, lăsând relativ puțin timp pentru ca o gaură neagră supermasivă și galaxia gazdă să crească împreună”, a explicat Oscar Chavez Ortiz, doctorand la Departamentul de Astronomie al Universității din Texas la Austin și autorul principal al studiului, conform Live Science.
„În universul local, găurile negre și galaxiile coevoluează în mod clar, dar detectarea unui astfel de sistem în această epocă timpurie ridică întrebări despre modul în care găurile negre supermasive câștigă masă atât de repede”, a adăugat Chavez Ortiz.
Există două teorii principale care încearcă să explice acest fenomen, potrivit cercetătorului: fie este vorba despre „semințe ușoare” care cresc cu o viteză extraordinară, fie despre „semințe grele” care pornesc din start cu mase uriașe, având un avantaj inițial considerabil.
Secretele liniilor spectrale
De la raportarea inițială a galaxiei GHZ2 în 2022, astronomii au folosit JWST pentru a identifica numeroase galaxii îndepărtate. Totuși, GHZ2 iese în evidență datorită spectrului său neobișnuit. Acesta prezintă „linii de emisie” foarte intense — benzi luminoase eliberate de anumiți atomi sau ioni atunci când electronii lor sunt energizați și apoi eliberează acea energie la lungimi de undă specifice.
„Observăm linii de emisie care necesită multă energie pentru a fi produse, cunoscute sub numele de linii de ionizare ridicată”, a declarat Jorge Zavala, profesor asistent la Universitatea din Massachusetts Amherst și coautor al studiului.
Zavala explică faptul că înțelegerea noastră actuală asupra ionizării gazelor (procesul prin care atomii pierd sau câștigă electroni) se bazează pe regiunile locale de formare a stelelor, care de obicei nu prezintă aceste linii intense de ionizare ridicată. În schimb, aceste semnături sunt specifice nucleelor galactice active (AGN) — zone centrale care găzduiesc găuri negre ce se hrănesc activ, generând radiații mult mai energetice.
Indiciul decisiv: carbonul triplu ionizat
Piesa de rezistență a descoperirii a fost detectarea liniei de emisie C IV λ1548. Aceasta provine din carbon triplu ionizat, adică atomi de carbon care au fost „dezbrăcați” de trei electroni.
„Eliminarea a trei electroni necesită un câmp de radiații extrem de intens, care este foarte dificil de obținut numai cu stele”, a precizat Chavez Ortiz. Un nucleu galactic activ (AGN) produce în mod natural fotoni cu o energie atât de mare. Puterea acestei linii a sugerat ferm că GHZ2 ar putea găzdui o gaură neagră activă, motivând echipa să sape mai adânc.
Un sistem mixt sau o nouă fizică stelară?
Deoarece GHZ2 este un sistem care sfidează modelele existente, cercetătorii au fost nevoiți să creeze modele detaliate pentru a explica comportamentul său unic, încercând să discearnă cât din lumina galaxiei vine de la stele și cât de la un potențial AGN.
Analiza a relevat un scenariu fascinant: în timp ce liniile spectrale din lumina vizibilă puteau fi explicate prin formarea stelară obișnuită, linia de carbon, neobișnuit de puternică, necesita prezența unui AGN. Concluzia preliminară sugerează că o parte din lumina galaxiei provine, într-adevăr, de la o gaură neagră supermasivă „înfometată”.
Totuși, Zavala a notat o nuanță importantă: GHZ2 nu prezintă alți indicatori clasici ai unui AGN. Aceasta lasă deschisă posibilitatea ca galaxia să fie alimentată, totuși, de stele — dar nu de orice fel. Ar putea fi vorba despre stele supermasive (de sute sau mii de ori mai grele decât Soarele) sau despre un mod de formare stelară complet diferit de ceea ce înțelegem astăzi.
O altă ipoteză este un mix: lumina ar putea proveni parțial de la stele normale și parțial de la surse exotice, fie ele stele supermasive sau un AGN.
Ce urmează?
Pentru a confirma definitiv dacă avem de-a face cu o gaură neagră activă, cercetătorii plănuiesc noi observații cu JWST pentru a obține spectre de înaltă rezoluție. De asemenea, datele de la Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), care pot analiza liniile spectrale în infraroșu îndepărtat, ar putea oferi piesa lipsă din puzzle.
Dacă se confirmă, GHZ2 va deține recordul pentru cea mai îndepărtată gaură neagră supermasivă identificată vreodată. Mai mult, detectarea activității AGN în această galaxie ne oferă un laborator natural extrem de rar pentru a testa teoriile rivale — „semințe ușoare” versus „semințe grele” — privind formarea găurilor negre la doar câteva sute de milioane de ani după nașterea Universului.
