Trzy lata temu galaktyka UHZ1 trafiła na nagłówki jako dom wyjątkowo masywnej czarnej dziury z początków Wszechświata, ukrytej za zasłoną pyłu. Nowa analiza zespołu z Uniwersytetu Michigan, kierowanego przez Fana Zou, nie znajduje jednak śladów takiego obiektu. Wyniki opublikowano 14 października w czasopiśmie „The Astrophysical Journal”.

Skąd wzięła się sensacja

UHZ1 została zauważona na głębokich zdjęciach kamery NIRCam Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Astronomowie ocenili, że widzimy ją takiej, jaka była, gdy Wszechświat liczył około 480 milionów lat. Teleskop rentgenowski Chandra zarejestrował w tym miejscu niewielki nadmiar promieniowania X o wysokiej energii. Uznano, że to czarna dziura pochłaniająca gaz, a więc aktywne jądro galaktyki. Niektóre cechy sygnału sugerowały też, że jest ona zagrzebana w grubej warstwie gazu.

Szacowano, że ma od 10 do 100 milionów mas Słońca, czyli tyle, ile wszystkie gwiazdy tej galaktyki razem wzięte. Pasowało to do koncepcji „ciężkiego zalążka”: czarnej dziury powstałej bezpośrednio z zapadającego się gazu, a nie z powoli rosnącej pozostałości po gwieździe. Interpretacja opierała się jednak na pewnych założeniach. Widmo z Webba nie zdradzało czarnej dziury, co tłumaczono blokowaniem światła przez pył, a kluczowe cechy diagnostyczne leżały poza zakresem instrumentu. Autorzy nowej pracy piszą wprost, że potrzebne było niezależne potwierdzenie.

Co pokazały nowe obserwacje

Zespół ponownie przetworzył wszystkie dawne dane z Chandry i dodał 0,95 miliona sekund nowych obserwacji. Uwzględnił też dane z instrumentu MIRI Webba, który działa w średniej podczerwieni i rozszerza zakres analizowanych fal.

Sygnał rentgenowski okazał się słabszy, a jego siła zależała od tego, jak dopasuje się obraz z Chandry do obrazu z Webba. Badacze przeprowadzili wiele symulowanych dopasowań i tylko w 0,1% z nich sygnał był tak mocny jak w pierwotnym doniesieniu. Prawdziwe, stabilne źródło powinno się rozjaśniać wraz z czasem obserwacji, tymczasem nowe dane prawie nic nie dodały.

MIRI nie wykrył też poświaty, jakiej oczekuje się, gdy potężna, ukryta czarna dziura ogrzewa otaczający pył. Brak detekcji nie dowodzi, że niczego tam nie ma, ale wyznacza górną granicę jasności. Wyliczona na tej podstawie maksymalna moc ewentualnej ukrytej czarnej dziury była od 10 do 1000 razy niższa, niż wymagałoby pierwotne twierdzenie.

Czy czarna dziura może się jeszcze kryć?

Badacze sprawdzili dwie możliwości, w których podczerwona poświata mogłaby być za słaba dla MIRI:

• gdyby w gazie nie było pyłu, przez gaz przebijałoby światło widzialne i ultrafioletowe, a w danych z Webba go nie widać,
• gdyby pył był daleko i zimny, świeciłby tylko w dalekiej podczerwieni, ale teleskop ALMA znalazł bardzo mało pyłu, a światło galaktyki było ledwie przygaszone.

Żaden scenariusz nie pasuje do danych. „Naszym głównym wnioskiem jest to, że nie ma przekonujących dowodów na istnienie takiego AGN” – napisali autorzy pracy. Linie emisyjne zgadzają się za to z obrazem galaktyki ubogiej w metale, w której powstają gwiazdy, o masie gwiazdowej około 100 milionów mas Słońca. Czarna dziura nie jest potrzebna do wyjaśnienia tych obserwacji.

Co to oznacza w praktyce

Dla zwykłego czytelnika to przede wszystkim przykład tego, jak działa nauka: nadzwyczajne twierdzenie wymaga nadzwyczajnych dowodów, a autorzy nowej pracy uznają, że w tym przypadku poprzeczka nie została przeskoczona. Nie oznacza to, że masywne czarne dziury we wczesnym Wszechświecie nie istnieją ani że idea „ciężkich zalążków” upadła. Podważone zostało jedno konkretne, głośne odkrycie.

Sprawa nie dotyczy Polski bezpośrednio, ale pośrednio już tak: Polska należy do Europejskiej Agencji Kosmicznej, która uczestniczy w projekcie Teleskopu Webba, a jego dane trafiają do astronomów na całym świecie. Takie weryfikacje pokazują, że spektakularne wyniki z pierwszych lat pracy teleskopu będą jeszcze wielokrotnie sprawdzane.

Źródło: Phys.org – „New observations challenge evidence for an ‘outsize’ black hole in the early universe”