Sciencemag.cz
Doporučujeme
Opět zde máme již mnohokrát řešenou hádanku. Vesmírný dalekohled Jamese Webba pozoroval galaxii ve velmi rané fázi vesmíru. Světlu z galaxie J1120+0641 trvalo téměř stejně dlouho, než dorazilo k Zemi, jako trval vývoj vesmíru do dnešních dnů. Je obtížně vysvětlitelné, jak mohla černá díra v jejím středu tehdy vážit přes miliardu hmotností Slunce, jak ukázala nezávislá měření.
Růst černých děr nemůže být libovolně rychlý (alespoň podle toho, co pozorujeme dnes). Hmota padající na černou díru tvoří vířící, horký a jasný akreční disk. Když k tomu dojde kolem supermasivní černé díry, vznikne aktivní galaktické jádro. Nejjasnější takové objekty, známé jako kvazary, patří mezi nejjasnější astronomické objekty v celém vesmíru. To však současně omezuje množství hmoty, které může na černou díru dopadat: Světlo působí protitlakem.
Přesto ale máme již několik pozorování, že černé díry již za dobu kratší než 1 miliarda let po velkém třesku dokázaly dosáhnout hmotnosti až 10 miliard Sluncí. Máme-li vysvětlit, jak černé díry mohly vzniknout tak rychle, nabízejí se následující možnosti (tedy pomineme-li chybu v určení stáří objektu nebo jiné datování existence vesmíru vůbec):
1. V raném vesmíru rostly černé díry rychleji kvůli nějakému speciálnímu mechanismus jejich „konzumace“.
2. Přítomnost prachu ovlivňuje odhady hmotnosti kvasarů, takže hmotnosti raných černých děr nadhodnocujeme.
Pozorování, na nichž je založena tato studie, byla provedena v lednu 2023, během prvního pozorovacího cyklu JWST, a trvala přibližně dvě a půl hodiny. Představují první studium kvasaru v oboru středního infračerveného záření v období kosmického úsvitu, pouhých 770 milionů let po velkém třesku (rudý posuv z = 7).
Pomineme-li technické detaily pozorování („torus prachu“, „mechanismus krmení“), závěr má znít, že rané kvasary jsou celkem normální: „Podle téměř všech vlastností, které lze ze spektra odvodit, se J1120+0641 neliší od kvasarů v pozdějších obdobích,“ praví se v tiskové zprávě.
Jsou-li rané černé díry tak hmotné, zřejmě tedy musely jako velmi hmotné už vzniknout (to není nijak nový závěr, ale prostě podpora pro příslušný scénář). Nejsou to pozůstatky raných hvězd, ale už na svém počátku měly hmotnost minimálně 100 000 Sluncí. Vytvořily se nejspíš přímým gravitačním kolapsem obřích oblaků plynu. (Poznámka: Ve zdroji se tyto černé díry označují jako primordiální, jenže to je poněkud matoucí, protože tím se obvykle myslí zase jiný mechanismus/objekty jiného typu.)
Sarah E. I. Bosman et al, A mature quasar at cosmic dawn revealed by JWST rest-frame infrared spectroscopy, Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02273-0
Zdroj: Max Planck Society / Phys.org, přeloženo / zkráceno
