Vo vzdialenom vesmíre sa objavil objekt, ktorý mení predstavu o tom, ako sa rodia najväčšie čierne diery. Tím vedený University of Cambridge uvádza, že v ranom vesmíre zachytil priamy dôkaz čiernej diery, ktorá bola od začiatku mimoriadne hmotná a nevznikla cez bežnú fázu kolapsu hviezdy ani v už vybudovanej, výrazne masívnej galaxii.
Snímka zobrazuje: Astronomers spot black hole that formed before its galaxy.
Pozorovanie sa týka objektu Abell2744-QSO1, známeho aj ako QSO1, ktorý existoval len 700 miliónov rokov po Veľkom tresku. Hoci je od nás viac než 13 miliárd svetelných rokov vzdialený a má len asi 1 300 svetelných rokov naprieč, dá sa skúmať lepšie než mnohé iné podobné objekty, pretože ho zosilňuje gravitačná šošovka kopy galaxií Abell 2744. Objekt sa preto javí zosilnený a trojnásobne obrazovaný.
Výsledky vychádzajú z pozorovaní pomocou James Webb Space Telescope, presnejšie z jeho prístroja NIRSpec a jeho integral field unit (IFU). Vedci sledovali pohyb vodíkového plynu okolo jadra a mapovali aj rozloženie chemických prvkov. Z týchto dát vyplýva, že plyn sa pohybuje v Keplerovskej rotácii, teda obieha centrálny bod podobne ako planéty okolo Slnka. To naznačuje, že väčšina hmoty QSO1 je sústredená práve v čiernej diere.
Výsledok je výrazný aj v číslach. Vedci odhadujú hmotnosť čiernej diery na približne 50 miliónov hmotností Slnka a tvrdia, že tvorí asi dve tretiny celkovej hmotnosti QSO1. To je podiel, ktorý je v porovnaní s blízkymi galaxiami mimoriadne vysoký. Merania zároveň ukazujú, že prostredie objektu je takmer celé tvorené vodíkom a héliom, s veľmi malým zastúpením ťažších prvkov, ako je kyslík. V takomto prostredí sa nečaká galaxia bohatá na hviezdy a ich zvyšky.
Autori štúdií publikovaných v časopisoch Nature a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society tvrdia, že tento nález podporuje predstavu o čiernych dierach, ktoré vznikli „veľké už pri narodení“. Inými slovami, nejde len o drobné zárodky z hviezd, ktoré potom narastali zlučovaním a pohlcovaním hmoty. Objav preto zasahuje do jednej z kľúčových otázok kozmológie: či najprv vznikla galaxia a až potom jej čierna diera, alebo či v niektorých prípadoch čierna diera predbehla galaktické prostredie, ktoré ju malo vyživovať.
QSO1 patrí do skupiny takzvaných Little Red Dots, teda kompaktných červených objektov, ktoré Webb začal odhaľovať v ranom vesmíre. V tomto prípade ide o jeden z najlepšie skúmateľných objektov tohto typu, pretože gravitačné šošovkovanie zvyšuje jeho viditeľnosť. V širšom zmysle je takýto nález dôležitý preto, že testuje hranice modelov vzniku supermasívnych čiernych dier. Tie sa museli v prvých stovkách miliónov rokov po Veľkom tresku zväčšiť veľmi rýchlo, čo bolo dlho ťažké vysvetliť.
Doterajšie odhady hmotností čiernych dier v ranom vesmíre boli podľa autorov len nepriame a opierali sa o predpoklady prevzaté z blízkeho vesmíru. Tentoraz však vedci využili pohyb plynu okolo objektu. Ak sa plyn správa podľa Keplerových zákonov, dá sa z jeho rýchlosti určiť gravitačné pôsobenie centra a tým aj hmotnosť čiernej diery. Ide o podstatný krok, pretože pri raných objektoch sa ukazuje, že všeobecné pravidlá nemusia platiť vždy rovnako ako v dnešnom vesmíre.
Čo nám hovorí chudobné chemické zloženie
Jedným z najzaujímavejších výsledkov je aj takmer „prírodný“ stav prostredia QSO1. Nízký podiel ťažších prvkov naznačuje, že objekt ešte neprešiel dlhým obdobím tvorby hviezd, ktoré by do okolia rozptýlili ťažšie chemické prvky. V kozmológii je to dôležitá stopa: ak galaktické prostredie neobsahuje veľa hviezdnych trosiek, môže to znamenať, že čierna diera vznikla skôr než masívna galaxia okolo nej. Ide však o záver vychádzajúci z konkrétneho objektu, nie o dôkaz pre celý vesmír.
Čo znamená predstava „ťažkého zárodku“
Autori štúdie pripúšťajú dve hlavné možnosti: čierna diera mohla vzniknúť z takzvaného heavy seed už veľmi skoro po Veľkom tresku, alebo neskôr kolapsom obrovského oblaku plynu. V oboch prípadoch však bola podľa dát od začiatku veľká. V bežnom výklade to zodpovedá scenárom, ktoré sa doteraz brali skôr ako hypotetické, napríklad direct collapse black holes. Všeobecne platí, že ak je takýto scenár správny, môže vysvetliť, ako sa v ranom vesmíre objavili veľmi masívne čierne diery bez zdĺhavého rastu z malých zvyškov po hviezdach.
Samotný tím upozorňuje, že nejde o koniec debaty, ale o dôležitý testovací bod. Stále nie je úplne jasné, či čierna diera QSO1 vznikla ako extrémne masívny zárodok hneď po začiatku vesmíru, alebo o niečo neskôr z kolapsu plynu. Otvorená zostáva aj otázka, ako bežné sú podobné Little Red Dots a či sú naozaj predzvesťou galaxií, ktoré sa ešte len tvoria okolo svojich centrálnych čiernych dier. Vedci teraz analyzujú ďalšie podobné objekty, aby zistili, či tento príbeh platí aj mimo QSO1.
V širšom obraze ide o pripomenutie, že raný vesmír bol zrejme oveľa dynamickejší, než sa kedysi myslelo. James Webb Space Telescope tak neprináša len vzdialené záblesky minulosti, ale aj nové pravidlá pre to, ako rozumieme vzniku galaxií a ich centrálnych čiernych dier.
Na poskytovanie tých najlepších skúseností používame technológie, ako sú súbory cookie na ukladanie a/alebo prístup k informáciám o zariadení. Súhlas s týmito technológiami nám umožní spracovávať údaje, ako je správanie pri prehliadaní alebo jedinečné ID na tejto stránke. Nesúhlas alebo odvolanie súhlasu môže nepriaznivo ovplyvniť určité vlastnosti a funkcie.
Funkčné
Vždy aktívny
Technické uloženie alebo prístup sú nevyhnutne potrebné na legitímny účel umožnenia použitia konkrétnej služby, ktorú si účastník alebo používateľ výslovne vyžiadal, alebo na jediný účel vykonania prenosu komunikácie cez elektronickú komunikačnú sieť.
Predvoľby
Technické uloženie alebo prístup je potrebný na legitímny účel ukladania preferencií, ktoré si účastník alebo používateľ nepožaduje.
Štatistiky
Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na štatistické účely.Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na anonymné štatistické účely. Bez predvolania, dobrovoľného plnenia zo strany vášho poskytovateľa internetových služieb alebo dodatočných záznamov od tretej strany, informácie uložené alebo získané len na tento účel sa zvyčajne nedajú použiť na vašu identifikáciu.
Marketing
Technické úložisko alebo prístup sú potrebné na vytvorenie používateľských profilov na odosielanie reklamy alebo sledovanie používateľa na webovej stránke alebo na viacerých webových stránkach na podobné marketingové účely.
