Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nově nalezená černá díra roste podle astronomů jednou z největších rychlostí, jaké kdy byly zaznamenány. Tento objev rentgenové observatoře Chandra může pomoci vysvětlit, jak některé černé díry mohly už relativně brzy po velkém třesku dosáhnout enormní hmotnosti.
Zkoumaná černá díra má hmotnost asi miliardkrát větší než Slunce a nachází se asi 12,8 miliardy světelných let od nás; to znamená, že ji pozorujeme v čase pouze 920 milionů let po vzniku vesmíru. Vytváří přitom více rentgenového záření než jakákoli jiná černá díra pozorovaná v první miliardě let existence vesmíru.
Černá díra vytváří kvasar RACS J0320-35, extrémně jasný objekt schopný zastínit celé galaxie. Zdrojem jeho energie je velké množství hmoty, která se shromažďuje kolem černé díry a padá do ní.
„Bylo trochu šokující vidět, jak tato černá díra takovou rychlostí,“ uvedl hlavní autor studie Luca Ighina z Centra pro astrofyziku | Harvard & Smithsonian v Cambridge (Massachusetts).
Když je hmota přitahována k černé díře, zahřívá se a produkuje intenzivní záření v širokém spektru, včetně rentgenového záření a světla ve viditelné oblasti. Toto záření vytváří na padající materiál protitlak. Když rychlost padající hmoty dosáhne kritické hodnoty, tlak záření vyvažuje gravitaci černé díry a hmota již nemůže normálně padat dovnitř rychleji. Toto maximum se označuje jako Eddingtonův limit.
Černé díry rostoucí pomaleji než Eddingtonův limit musí mít při svém vzniku hmotnost přibližně 10 000 Sluncí nebo více, aby mohly dosáhnout hmotnosti miliardy Sluncí během miliardy let po velkém třesku – jak bylo pozorováno v RACS J0320-35. Černá díra s tak vysokou počáteční hmotností by mohla být přímým výsledkem exotického procesu: kolapsu obrovského mraku hustého plynu obsahujícího neobvykle nízké množství prvků těžších než helium, což jsou podmínky, které mohou být extrémně vzácné.
Pokud ale RACS J0320-35 skutečně roste vysokou rychlostí – odhadovanou na 2,4násobek Eddingtonovy meze – a funguje to tak po delší dobu, mohla černá díra vzniknout konvenčnějším způsobem, s hmotností menší než 100 Sluncí, v důsledku kolapsu hmotné hvězdy.
Díky znalosti hmotnosti černé díry a výpočtu rychlosti jejího růstu lze zpětně odhadnout, jakou hmotnost mohla mít při svém vzniku. Pomocí tohoto výpočtu můžeme nyní testovat různé teorie o vzniku černých děr.
Aby zjistili, jak rychle roste černá díra RACS J0320-3, vědci porovnali teoretické modely s rentgenovým spektrem z observatoře Chandra, které udává množství rentgenového záření při různých energiích. Zjistili, že spektrum z observatoře Chandra se velmi podobá tomu, co by se dalo očekávat na základě modelů černé díry rostoucí rychleji než Eddingtonův limit. Data z optického a infračerveného světla také podporují interpretaci, že tato černá díra nabírá hmotnost rychleji. To ale představuje záhadu.
Další související záhadou je pak příčina proudů částic, které se vzdalují od některých černých děr rychlostí blízkou rychlosti světla, jak je vidět i u RACS J0320-35. Takové proudy jsou u kvasarů ale vzácné; může to znamenat, že rychlý růst černé díry nějakým způsobem přispívá k vytváření takových proudů.
Luca Ighina et al, X-Ray Investigation of Possible Super-Eddington Accretion in a Radio-loud Quasar at z = 6.13, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/aded0a
Zdroj: NASA / Phys.org, přeloženo / zkráceno
