Yon twou nwa ki pa fòme apati efondreman yon zetwal 

Twou nwa ki nan Little Red Dot (LRD) Abell 2744-QSO1 ke JWST te obsève nan linivè byen bonè a (anviwon 700 milyon ane apre Big Bang la) se yon twou nwa supermasif ki te grandi rive nan gwosè aktyèl li san yon galaksi ki pi gwo pou nouri li. Selon modèl estanda evolisyon zetwal la, twou nwa yo fòme apati lanmò pi gwo zetwal yo nan fen lavi yo lè yo pa gen gaz ankò kòm rezilta efondreman nwayo zetwal la. Twou nwa sa yo grandi nan gwosè lè yo manje matyè ki soti nan yon galaksi ki pi gwo. Twou nwa Little Red Dot QSO1 la pa anfòm ak kad sa a epi li nouvo. Li fòme dirèkteman san evolisyon zetwal estanda, sa vle di, li pa yon rès efondreman nwayo yon gwo zetwal k ap mouri. Okontrè, li swa yon twou nwa ki te fèt apre efondreman dirèk (DCBH) oswa yon twou nwa orijinèl (PBH). Yo te teyorize twou nwa ki pa te fòme apati efondreman zetwal yo pi bonè. Sa a se prèv yon twou nwa ki fòme atravè yon pwosesis ki depase evolisyon zetwal estanda a.

Kijan yon twou nwa fòme? Selon modèl estanda evolisyon zetwal yo, twou nwa yo se pwodwi etap final evolisyon zetwal masif yo. Zetwal yo sibi chanjman avèk pasaj tan. 

Lavi yon zetwal kòmanse nan gwo nyaj gaz ak pousyè entèstelè nan galaksi a avèk boul gaz ki fòme akoz tanperati ki ba rive nan pòch ki gen gwo dansite. Blòk yo piti piti rasanble plis matyè epi yo grandi. A yon pwen, boul yo kraze akòz ogmantasyon fòs gravitasyonèl anndan. Friksyon pandan efondreman an chofe matyè a epi yon ti zetwal fèt. Sa a se etap protozetwal nan sik lavi yon zetwal. Efondreman gravitasyonèl la kontinye, sa ki mennen nan yon ogmantasyon gradyèl nan tanperati ak presyon nan nwayo protozetwal la. Nan moman sa a, tanperati a ak presyon an vin ase wo pou pèmèt nwayo idwojèn yo fizyone. Fizyon nikleyè libere yon gwo kantite enèji ki chofe matyè a ase pou anpeche plis efondreman anba gravite. Sa a se 'etap sekans prensipal' zetwal la. Idwojèn se prensipal konbistib la. 

Lè gaz la fini, fizyon nikleyè a sispann epi pa gen enèji pou chofe materyèl yo pou balanse fòs gravitasyon an epi nwayo a kraze, sa ki kite yon rès kontra enfòmèl ant. Sa a se fen zetwal la. Zetwal mouri a oswa rès kontra enfòmèl ant lan se swa yon tinen blan, oswa yon zetwal netwon, oswa yon twou nwa selon mas zetwal orijinal la. Zetwal ki pi lou pase 20 mas solè (>20 M⦿) vin twou nwa nan fen evolisyon zetwal la lè gaz la fini. Sa a se fason estanda a - zetwal ak galaksi yo fòme an premye, epi twou nwa yo fòme pita nan dènye etap evolisyon zetwal la. Mas twou nwa sa yo pi piti pase mas total galaksi a.

Fòmasyon twou nwa ki pa sou zetwal yo

Èske twou nwa yo ka fòme pa lòt mwayen pase efondreman nwayo zetwal la? Yo teyorize de chanèl fòmasyon "ki pa zetwal". 

Nan linivè byen bonè a, yon gwo nyaj gaz orijinèl te ka tonbe dirèkteman nan yon twou nwa, san yo pa swiv fòmasyon ak evolisyon nòmal zetwal yo, sa ki te bay nesans a sa nou rele twou nwa ki te tonbe dirèkteman (DCBH). Lòt twou nwa ipotetik ki te fòme dirèkteman san patisipasyon evolisyon zetwal estanda yo se twou nwa orijinèl (PBH). PBH yo se debri Big Bang la ki te fòme nan gwo fluktuasyon dansite linivè byen bonè a yon ti tan apre Big Bang la. 

Twou nwa ki fòme atravè chanèl "ki pa stelè" yo se sèlman teyori, kidonk yo ipotetik. Men, bagay yo te kòmanse chanje rapidman avèk lansman JWST an Desanm 2021, yon obsèvatwa espasyal enfrawouj ki dedye a etid linivè byen bonè.

Teleskòp Espasyal James Webb (JWST) la revolisyone etid linivè byen bonè a. 

JWST fè plizyè obsèvasyon ki mete an defi konpreyansyon nou sou linivè byen bonè a. Obsèvasyon galaksi JADES-GS-z14-0 a nan yon redshift 14.32 ki fè li galaksi ki pi lwen ke yo konnen an. Galaksi sa a te fòme nan linivè byen bonè a anviwon 290 milyon ane apre Big Bang la, men li se yon gwo galaksi masif ak trè lumineux. Yo te jwenn tou ke li rich an metal, sa vle di jenerasyon zetwal masiv yo ta deja konplete kou lavi yo soti nan nesans rive nan eksplozyon supernova apeprè 290 milyon ane nan linivè byen bonè a. Menm jan an tou, yo te jwenn ke galaksi linivè byen bonè GS-NDG-9422 ki date anviwon yon milya ane apre Big Bang la te konplèks chimikman san okenn zetwal Popilasyon III. Selon konpreyansyon aktyèl la, premye jenerasyon zetwal nan linivè byen bonè a ta dwe zetwal Popilasyon III ki pa gen metalisite. (Nan astwonomi, nenpòt eleman ki pi lou pase elyòm konsidere kòm yon metal. Non-metal chimik tankou oksijèn, azòt elatriye se metal nan kontèks kozmolojik. Zetwal yo vin rich an metal nan chak jenerasyon apre evènman supernova). 

JWST te obsève tou twou nwa supermasif nan linivè byen bonè a. Youn nan twou nwa sa yo te date anviwon 700 milyon ane apre Big Bang la epi li te mezire anviwon kèk milyon fwa mas Solèy la. Tout bagay te kòmanse lè JWST te obsève Ti Pwen Wouj (LRD) yo ke yo te remake nan premye piblikasyon done JWST an 2022. Objè kontra enfòmèl ant koulè wouj sa yo te gen spectre an fòm V epi yo te montre emisyon ki soti nan gaz idwojèn ki te gen gwo vitès. 

Ti Pwen Wouj QSO1 la (oswa Abell2744-QSO1) 

QSO1 (oswa Abell2744-QSO1) se yon prototip Ti Pwen Wouj ki mezire anviwon 1,300 ane limyè an dyamèt nan yon distans plis pase 13 milya ane limyè. Li te egziste nan kòmansman linivè a sèlman 700 milyon ane apre Big Bang la. Li anba enfliyans gravitasyonèl gwoup galaksi Abell 2744 (Gwoup Pandora), kidonk li agrandi epi li pran twa imaj, li parèt nan twa kote diferan nan syèl la. Kòm rezilta, QSO1 pi fasil pou etidye pase pifò lòt Ti Pwen Wouj yo. 

Etid detaye sou Ti Pwen Wouj (LRD) sa a te mennen chèchè yo nan konklizyon ke kèk twou nwa supermasif te enòm depi nan kòmansman. Yo te fòme san yon faz efondreman zetwal e san yon galaksi lame ki pi masif pou nouri yo. 

QSO vle di Objè Kwazi-Stèlè (souvan yo rele li yon kwazar). 

Premye etid yo te revele ke QSO1 se plis pase yon nyaj idwojèn ak gaz elyòm klere k ap vire toutotou yon twou nwa supermasif ki gen apeprè 40 milyon fwa mas Solèy la. Sepandan, te gen ensètitid sou si li te vrèman masif konsa. Sa a te paske anvan kounye a, tout mezi mas twou nwa yo nan linivè bonè yo te endirèk, ki baze sou sipozisyon ki soti nan sa nou konnen sou yo nan linivè lokal la. Nou pa t konnen si sipozisyon sa yo vrèman aplike nan linivè bonè a. 

Chèchè yo te rekonèt ke si twou nwa QSO1 la vrèman masif konsa, yo ta dwe kapab itilize inite chan entegral (IFU) sou JWST pou trase efè gravite li sou gaz k ap vire toutotou li a, tout pandan y ap trase distribisyon divès eleman nan gaz la. Pakonsekan, yo te itilize obsèvasyon IFU yo epi yo te trase mouvman gaz idwojèn ki antoure twou nwa a. 

Grafik vitès wotasyon an kòm yon fonksyon distans ak sant lan te revele ke gaz la te gen mouvman Keplerian, sa vle di pi fò nan mas Ti Pwen Wouj QSO1 la konsantre nan twou nwa ki nan sant la. Si mas la te distribye, gaz la pa t ap fè òbit yon pwen santral nan fason Keplerian pafè a menm jan planèt yo fè òbit Solèy la nan sistèm solè a. 

Etandone mouvman Keplerian an gouvène pa lwa gravitasyon an, mezi vitès gaz yo te pèmèt chèchè yo kalkile mas twou nwa a dirèkteman. Sa a te premye mezi dirèk mas twou nwa linivè bonè a. Yo te jwenn ke twou nwa QSO1 la gen anviwon 50 milyon mas solè. Epitou, twou nwa sa a reprezante de tyè nan mas total QSO1 la. Sa a trè estraòdinè paske twou nwa supermasif nan galaksi ki toupre yo jeneralman reprezante sèlman yon ti fraksyon nan mas total galaksi lame a.

Anplis, analiz kat konpozisyon IFU yo te montre ke gaz ki nan tout QSO1 la se prèske antyèman idwojèn ak elyòm. Yon galaksi ki rich ak zetwal ak debri zetwal ta dwe gen eleman ki pi lou tankou oksijèn, men QSO1 gen yon metalisite ki ba anpil, mwens pase 0.5% nan Solèy la, sa ki vle di QSO1 gen yon anviwònman galaktik ki trè orijinal.

Mas masiv QSO1 an parapò ak galaksi lame li a sijere ke li pa dwe te fòme apati fizyon gradyèl ak alimantasyon twou nwa ki pi piti ki gen mas zetwal yo. Aparamman, twou nwa Ti Pwen Wouj QSO1 la te egziste anvan pwosesis evolisyon zetwal la. Li te kapab evolye apati yon grenn lou ki te fòme nan premye segonn Big Bang la (twou nwa orijinèl) oubyen yon ti tan apre apati efondreman yon gwo nyaj gaz (twou nwa efondreman dirèk) epi li ka nan premye etap konstriksyon yon galaksi bò kote l. Li pa posib kounye a pou di si twou nwa sipèmasif Ti Pwen Wouj QSO1 la se yon twou nwa orijinèl (PBH) oubyen yon twou nwa efondreman dirèk (DCBH); sepandan, gen prèv fòmasyon twou nwa ki pa zetwal nan linivè bonè a.

***

Referans: 

1. Maiolino R., et al 2026. Yon twou nwa nan yon galaksi prèske orijinal 700 Myr apre Big Bang lan. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volim 548, Nimewo 1, Me 2026, staf2109. Pibliye 06 Avril 2026. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/staf2109
2. Juodžbalis, I., Marconcini, C., D'Eugenio, F. et al. Yon mezi mas twou nwa dirèk nan yon ti pwen wouj nan yon gwo redshift. Nature 653, 1017–1021 (2026). Pibliye 27 me 2026. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-026-10579-4
3. Webb NASA a revele yon twou nwa ki te fòme anvan galaksi li a. Pibliye 27 me 2026. Disponib nan https://science.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-reveals-black-hole-that-formed-before-its-galaxy/

***

Atik ki gen rapò 

Teleskòp Espasyal James Webb (JWST): Premye Obsèvatwa Espasyal ki dedye a etid Linivè byen bonè a (6 novanm 2021)

Etid sou Linivè byen bonè: Eksperyans REACH pou detekte yon liy 21 cm ki difisil pou jwenn nan Idwojèn Kosmik la (3 Out 2022)

Ti Nen Mawon (BD): Teleskòp James Webb la idantifye pi piti objè ki fòme nan yon fason ki sanble ak yon zetwal (5 janvye 2024)

Twou Nwa ki pi ansyen nan Linivè byen bonè a defye modèl fòmasyon twou nwa a (24 janvye 2024)

Linivè byen bonè: Galaksi ki pi lwen an "JADES-GS-z14-0" defye modèl fòmasyon galaksi yo (12 Out 2024)

Paradoks Zetwal ki rich an metal nan Linivè bonè a (27 septanm 2024)

***