Det har länge varit ett mysterium för astrofysiker hur supertunga svarta hål har uppstått och vuxit under universums första miljoner år. Samt hur aktiva galaxer, eller så kallade kvasarer, har bildats.
De har nämligen uppstått i ofattbart hög hastighet, vilket är svårt för forskarna att förklara.
Hittills har de lyckats beskriva fenomenet på ett teoretiskt plan. Men nu har en internationell forskargrupp från Niels Bohr Institutet och DTU Space i Danmark observerat en ny typ av kosmiskt objekt, som kan bekräfta teorierna.
Föddes i universums gryning
Det nya objekt som forskarna har hittat är själva övergången från en stoftfylld starburstgalax till en ljusstark kvasar. Det är alltså förstadiet till det som senare blir en kvasar med ett supertungt svart hål i mitten.
Objektet GNz7q är den röda pricken i mitten av den förstorade bilden från området Hubble GOODS North.
Objektet, som forskarna har döpt till GNz7q, föddes 750 miljoner år efter stora smällen som ägde rum för 13,8 miljarder år sedan, det vill säga under den period astronomerna kallas universums gryning.
"Objektet utgör ett led mellan två sällsynta objekt; stoftfyllda starburstgalaxer och ljusintensiva kvasarer. Därmed kan fyndet leda till en större förståelse av hur supertunga svarta hål bildades i hög hastighet i det tidiga universum", förklarar Seiji Fujimoto, forskare vid Niels Bohr Institutet och medverkande i den forskargrupp som gjorde upptäckten, i ett pressmeddelande.
Vanliga galaxer är fulla av gas, stoft och stjärnor och i deras mitt lurar ett supertungt svart hål som förtär galaxernas stoft. Kvasarer är galaxer som sänder ut mycket mer energi i form av strålning än "normala" galaxer som vår egen Vintergata.
Därför är kvasarer de mest ljusstarka objekten i universum och de tillhör de mest avlägsna objekten vi kan observera.
Precis som "vanliga" galaxer har kvasarer också ett jättestort svart hål i mitten, och det omgärdas av en skiva gas som långsamt glider in i det svarta hålet.
Eftersom svarta hål inte sänder ut ljus, så uppstår det starka ljuset i en kvasar genom de gaspartiklar som är på väg in i det svarta hålet gnids mot varandra. Värmen från gnidningarna får gasen i skivan att lysa upp extremt starkt.
Nytt objekt fanns mitt framför näsan på forskarna
Det forskarna har hittat är alltså ett objekt som är på väg att bli en kvasar, men som fortfarande är inhöljt i stoft och gas och därför inte lyser lika starkt som en kvasar.
I den galax, i vilken GNz7q har observerats, produceras nya stjärnor i en ofattbart hög hastighet och de är 1 600 gånger snabbare än i vår egen galax. De nya stjärnorna skapar kosmiskt stoft, som värms upp och får stoftet att glöda och lysa kraftigt.
Illustration av GNz7q som visar hur det starka ljuset bryter igenom stoft och gas.
I mitten av den observerade galaxen finns det redan ett svart hål och eftersom den befinner sig i en tidig fas av en galax som bildar stjärnor i mycket hög hastighet, blir den senare ett supertungt svart hål till följd av att den slukar så stora mängder stoft.
Upptäckten av GNz7q gjordes, med utgångspunkt i data från rymdteleskopet Hubble, i ett av de mest intensivt utforskade områdena i universum, kallat GOODS North-fältet. Det nya objektet gömde sig därför mitt framför näsan på forskarna och grävdes fram mellan mätningar av många olika våglängder.
Med det nyligen uppskickade James Webb-teleskopet väntar sig gruppen att hitta fler objekt som liknar GNz7q. Och på så sätt hoppas de kunna beskriva objekten och deras utveckling mer detaljerat i framtiden.