- V raném vesmíru byly poprvé v historii objeveny „zárodky“ černých děr
- Vyřeší experti záhadu rychle rostoucích supermasivních černých děr?
Astronomové hlásí, že možná přišli na to, jak se zrodily supermasivní černé díry v raném vesmíru. V nové studii, o které informuje server Live Science, přináší důkaz o existenci takzvaných zárodků.
Nepřehlédněte: Čínská sonda na odvrácené straně Měsíce naslouchala ozvěnám z podpovrchu. Co vědci zjistili?
Černé díry, které se vymykají normálu
Tyto zárodky, jak jim přezdívají, mohou napovědět, jak mohly některé supermasivní černé díry s hmotnostmi odpovídajícími milionům nebo dokonce miliardám hmotností Slunce růst tak rychle, že existovaly již méně než miliardu let po Velkém třesku.
Běžnými zárodky supermasivních černých děr jsou černé díry s hmotností přibližně 40milionkrát větší než naše Slunce. Předpokládá se, že vznikají přímým zhroucením masivního oblaku plynu, na rozdíl od typické černé díry, která se zrodí, když masivní hvězda dosáhne konce svého života a zhroutí se pod vlastní gravitací.
Galaxie, o nichž se předpokládá, že hostí takovéto výjimečné zárodky černých děr, se označují jako galaxie s černými dírami mimo velikost (Outsize Black Hole Galaxies, tzv. OBGs). A vědci se domnívají, že jednu takovou OBG galaxii právě objevili.
Tým vedený Akosem Bogdánem z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics objevil zvláštní objekt s hmotností charakteristickou pro černé díry při zkoumání kvasaru pomocí teleskopu Jamese Webba (JWST) a rentgenové observatoře NASA Chandra.
Kvasary, poháněné supermasivními černými dírami, září tak jasně, že často zastíní světlo všech hvězd v galaxiích, ve kterých se nacházejí. Jsou to extrémně zářivá aktivní galaktická jádra, která na nás svítí z velmi vzdáleného vesmíru. Jejich výkony jsou naprosto udivující.
Kvasar, který zkoumal Bogdán, se nachází v galaxii UHZ1. A jak se ukázalo, data z JWST a Chandry týkající se UHZ1 byla v souladu s tím, co výzkumníci očekávali od galaxie typu OBG. Tým nalezl „rentgenové emise“ díky datům z Chandry a tyto emise naznačovaly krmení nebo akreci černé díry spojené s kvasarem.
Vědci také porovnali svá pozorování se simulacemi rychlého růstu zárodků těžkých černých děr a zjistili, že se shodují. Nejlepší shoda, kterou při tomto srovnání nalezli, byl objekt o hmotnosti 10 000 Sluncí.
Vědci pozorují raný vesmír. Hledají odpovědi
Obrovská velikost supermasivních černých děr vědce příliš netrápí. Je to proto, že tito vesmírní titáni měli miliardy let na to, aby rostli tím, že se živili okolním plynem a prachem a také tím, že se spojovali s jinými černými dírami.
Například ta v srdci Mléčné dráhy, Sagittarius A* (Sgr A*), měla dost času na to, aby dorostla do hmotnosti přibližně 4,5 milionu hmotností Slunce. Černá díra v srdci galaxie s názvem M87 se stihla zvětšit ještě víc a její hmotnost dosáhla přibližně 5miliardnásobku hmotnosti naší hvězdy.
Znepokojuje je něco jiného. Objev supermasivních černých děr, které existovaly už pouhých 500 milionů let do pouhé miliardy let po Velkém třesku. Nezapadá to do časového plánu, kdy – podle vědců – tato monstra rostou minimálně několik miliard let.
„Je to, jako když vidíte rodinu, která jde po ulici se dvěma dvoumetrovými teenagery a také jedním dvoumetrovým batoletem. To je trochu problém: Jak batole mohlo tak rychle vyrůst?“ ptá se pracovník z Maynooth University John Reagan.
Vědci mají dvě teorie. Na jedné straně předpokládají, že supermasivní černé díry mohly vyrůst ze zárodků černých děr s hmotnostmi přibližně 10 až 100krát většími než hmotnost Slunce. Tyto zárodky teoreticky mohou vznikat standardním mechanismem vzniku černých děr s hvězdnou hmotností, a to zánikem a zhroucením první generace hvězd ve vesmíru.
Na druhou stranu, rané supermasivní černé díry mohly vzniknout i z těžkých „zárodečných černých děr“ s obrovskými hmotnostmi, které jsou přibližně 100 000krát hmotnější než Slunce. Výzkumníci se domnívají, že se rodily z kolapsu masivních mračen hmoty, čímž zcela přeskočily „hvězdnou fázi“ jiných černých děr. Takové černé díry označují jako černé díry s přímým kolapsem (DCBH).
Tyto DCBH pak mohly růst společně s galaktickými fúzemi, které byly v raném vesmíru naprosto běžné a přinášely velké zásoby plynu a prachu, na nichž tyto „zárodky“ hodovaly. S těmi se nakonec mohly srazit a splynout i další černé díry. Výsledkem toho všeho pak mohou být supermasivní černé díry, které – jak se vědci domnívají – existovaly již méně než miliardu let po Velkém třesku.
Zdroj náhledové fotografie: NASA, zdroj: Live Science, The Space