זוהי עובדה ידועה בקרב אסטרונומים וקוסמולוגים שככל שאתה מסתכל רחוק יותר אל היקום, כך אתה נמצא עוד יותר אחורה בזמן. וככל שהאסטרונומים קרובים יותר לראות את המפץ הגדול, שהתרחש לפני 13.8 מיליארד שנה, כך התגליות מעניינות יותר. הממצאים הללו הם שמלמדים אותנו הכי הרבה על התקופות המוקדמות ביותר ביקום ועל התפתחותו לאחר מכן.
לדוגמה, מדענים המשתמשים בסקר אינפרא אדום הסקר הרחבה (WISE) ובטלסקופים מגלן צפו לאחרונה בחור השחור הסופר-מסיבי הקדום ביותר (SMBH) עד כה. על פי המחקר של צוות הגילוי, החור השחור הזה הוא בערך פי 800 מיליון מכמות השמש שלנו והוא ממוקם יותר מ 13 מיליארד שנות אור מכדור הארץ. זה הופך אותו ל- SMBH הרחוק והצעיר ביותר שנצפה עד כה.
המחקר, שכותרתו "חור שחור של 800 מיליון מסת שמש ביקום נייטרלי משמעותית בהיסטה אדומה של 7.5", הופיע לאחרונה בכתב העת טבע. בראשותו של אדוארדו באנאדו, חוקר ממכון קרנגי למדע, כלל הצוות חברים ממעבדת ההנעה סילונית של נאס"א, מכון מקס פלאנק לאסטרונומיה, מכון קובלי לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה, מצפה הכוכבים של לאס קמברס ואוניברסיטאות מרובות.
בדומה למוצרי SMBH אחרים, התגלית הספציפית הזו (המכונה J1342 + 0928) היא קוואזאר, מעמד של חפצים סופר מוארים המורכבים מחור שחור המצטבר חומר במרכז הגלקסיה המסיבית. האובייקט התגלה במהלך סקר אובייקטים רחוקים ששילב נתונים אינפרא אדום ממשימת WISE עם סקרים מבוססי קרקע. לאחר מכן המעקב אחר נתונים עם טלסקופי מגלן של מצפה הכוכבים קרנגי בצ'ילה.
כמו בכל האובייקטים הקוסמולוגיים הרחוקים, המרחק של J1342 + 0928 נקבע על ידי מדידת המשמרת האדומה שלו. על ידי מדידת כמה אורך הגל של אור האובייקט נמתח על ידי התפשטות היקום לפני שהוא מגיע לכדור הארץ, אסטרונומים מסוגלים לקבוע כמה רחוק היה צריך לנסוע כדי להגיע לכאן. במקרה זה, לקוואזר היה שינוי אדום של 7.54, מה שאומר שלקח אורו הגיע ליותר מ 13 מיליארד שנים.
כפי שהסביר שיאווהוי מאוורר ממצפה הכוכבים של אוניברסיטת אריזונה (וסופר משותף למחקר) בהודעה לעיתונות של קרנגי:
המרחק הגדול הזה גורם לחפצים כאלה להיות קלושים במיוחד כאשר הם נראים מכדור הארץ. קוואזרים מוקדמים הם גם נדירים מאוד בשמיים. היה ידוע כי רק קוואזאר אחד היה קיים בשינוי אדום יותר משבע לפני כן, למרות חיפוש נרחב. "
לאור גילו ומסתו, גילוי קוואזר זה היה ההפתעה עבור צוות המחקר. כפי שדניאל שטרן, אסטרופיזיקאי במעבדת ההנעה סילונית של נאס"א וסופר משותף למחקר, ציין בהודעה לעיתונות של נאס"א, "החור השחור הזה גדל בהרבה מכפי שציפינו רק 690 מיליון שנה אחרי המפץ הגדול, שמאתגר את תיאוריות כיצד נוצרות חורים שחורים. "
בעיקרו של דבר, קוואזאר זה היה קיים בתקופה שהיקום בדיוק התחיל לצאת מתוך מה שקוסמולוגים מכנים "ימי האפל". בתקופה זו, שהחלה בערך 380,000 שנה עד 150 מיליון שנה אחרי המפץ הגדול, רוב הפוטונים ביקום היו באינטראקציה עם אלקטרונים ופרוטונים. כתוצאה מכך, הקרינה של תקופה זו אינה ניתנת לזיהוי על ידי המכשירים הנוכחיים שלנו - ומכאן השם.
היקום נשאר במצב זה, ללא מקורות זוהרים, עד שכוח הכבידה עיבב חומר לכוכבים והגלקסיות הראשונות. תקופה זו ידועה בשם "תקופת Reinozation" שנמשכה בין 150 מיליון למיליארד שנה לאחר המפץ הגדול והתאפיינה בכוכבים הראשונים, הגלקסיות והקוואזרים שהיוו. זה נקרא כך מכיוון שהאנרגיה ששוחררה על ידי הגלקסיות הקדומות הללו גרמה למימן הנייטרלי של היקום להתלהב וליינן.
לאחר היקום מחדש של היקום, פוטונים יכלו לנוע בחופשיות ברחבי החלל והיקום הפך רשמית לשקופה לאור. זה מה שהופך את גילוי הקוואר הזה למעניין כל כך. כפי שציין הצוות, חלק גדול מהמימן המקיף אותו הוא נייטרלי, מה שאומר שהוא לא רק הקוואזר הרחוק ביותר שנצפה אי פעם, אלא גם הדוגמה היחידה לקוואר שהיה לפני היקום מחדש.
במילים אחרות, J1342 + 0928 היה קיים בתקופת מעבר גדולה ליקום, שהוא במקרה אחד הגבולות הנוכחיים של האסטרופיזיקה. כאילו זה לא מספיק, הצוות היה מבולבל גם בגלל המוני האובייקט. כדי שחור שחור יהפוך למאסיבי כל כך בתקופה מוקדמת זו של היקום, היו חייבים להיות תנאים מיוחדים כדי לאפשר צמיחה כה מהירה.
אולם התנאים הללו הם בגדר תעלומה. לא משנה מה המקרה, נראה כי SMBH זה שנמצא לאחרונה אוכל חומר במרכז הגלקסיה בקצב מדהים. ובעוד שגילויו עורר תהיות רבות, צפוי כי פריסת הטלסקופים העתידיים תחשוף יותר על קוואזאר זה ועל תקופת הקוסמולוגיה שלו. כמו שאמר שטרן:
"עם כמה מתקנים מהדור הבא, הרגיש עוד יותר, אנו יכולים לצפות לתגליות מרגשות ביקום המוקדם מאוד בשנים הבאות."
משימות הדור הבא כוללות את המשימה האירופאית של סוכנות החלל האירופית ואת טלסקופ סקר האינפרא אדום הרחוק של נאס"א (WFIRST). בעוד שאוקליד יחקר אובייקטים שנמצאו 10 מיליארד שנה בעבר על מנת למדוד את השפעת האנרגיה האפלה על האבולוציה הקוסמית, WFIRST יבצע סקרים רחבים בשדה קרוב לאינפרא אדום כדי למדוד את האור שמגיע ממיליארד גלקסיות.
שתי המשימות צפויות לחשוף עוד חפצים כמו J1342 + 0928. נכון לעכשיו, מדענים צופים כי ישנם רק 20 עד 100 קוואזרים בהירים ומרוחקים כמו J1342 + 0928 בשמיים. ככאלה, הם היו מרוצים ביותר מגילוי זה, שצפוי לספק לנו מידע מהותי על היקום כשהוא היה רק 5% מגילו הנוכחי.
