Astronomové objevili nejstarší pozorovanou černou díru

Astronomové objevili nejstarší pozorovanou černou díru, která se datuje od úsvitu vesmíru, a zjistili, že „požírá“ svou hostitelskou galaxii až k smrti. Mezinárodní tým vedený univerzitou v Cambridge použil vesmírný teleskop Jamese Webba (JWST) k detekci černé díry, která pochází z doby 400 milionů let po Velkém třesku, tedy z období před více než 13 miliardami let. Výsledky, o nichž hlavní autor Roberto Maiolino říká, že jsou „obrovským skokem vpřed“, jsou uvedeny v časopise Nature.

Skutečnost, že tato překvapivě masivní černá díra – o hmotnosti několika miliónů Sluncí – existuje tak brzy ve vesmíru, zpochybňuje naše předpoklady o tom, jak se černé díry tvoří a rostou. Astronomové věří, že supermasivní černé díry nalezené v centru galaxií, jako je Mléčná dráha, narostly do své současné velikosti v průběhu miliard let. Ale velikost této nově objevené černé díry naznačuje, že by se mohly tvořit jinými způsoby: mohou se „narodit velké“ nebo mohou polykat hmotu rychlostí, která je pětkrát vyšší, než se předpokládalo.

Podle standardních modelů vznikají supermasivní černé díry ze zbytků mrtvých hvězd, které se zhroutí a mohou vytvořit černou díru o hmotnosti asi stonásobku hmotnosti Slunce. Pokud by rostla očekávaným způsobem, této nově objevené černé díře by trvalo asi miliardu let, než by narostla do své pozorované velikosti. Když však byla tato černá díra objevena, vesmír byl mnohem mladší.

„Pozorovat ve vesmíru takto masivní černou díru je velmi časné, takže musíme zvážit jiné způsoby, jak by se mohly vytvořit,“ řekl Maiolino z Cavendish Laboratory v Cambridge a Kavli Institute for Cosmology. „Velmi rané galaxie byly extrémně bohaté na plyn, takže by byly doslova jako bufet pro černé díry.“

Stejně jako všechny černé díry i tato mladá černá díra požírá materiál ze své hostitelské galaxie, aby podpořila svůj růst. Přesto bylo zjištěno, že v pozdějších epochách pohlcuje hmotu mnohem intenzivněji než její sourozenci.

Mladá hostitelská galaxie, nazvaná GN-z11, září díky energetické černé díře ve svém středu. Černé díry nelze přímo pozorovat, ale místo toho jsou detekovány prozrazující se září rotujícího akrečního disku, který se tvoří poblíž okrajů černé díry. Plyn v akrečním disku se extrémně zahřeje a začne zářit a vyzařovat energii v ultrafialové oblasti. Tato silná záře je způsob, jakým jsou astronomové schopni detekovat černé díry.

GN-z11 je kompaktní galaxie, asi stokrát menší než Mléčná dráha, ale černá díra pravděpodobně ovlivňuje její vývoj. Když černé díry spotřebují příliš mnoho plynu, vytlačí plyn pryč jako ultra rychlý vítr. Tento „vítr“ by mohl zastavit proces formování hvězd a pomalu „zabíjet“ galaxii, ale zabije také samotnou černou díru, protože by také odřízl zdroj „potravy“ černé díry.

Maiolino říká, že díky obrovskému skoku vpřed, který JWST poskytl, je to nejvíce vzrušující období v jeho kariéře. „Je to nová éra: obrovský skok v citlivosti zejména v infračervené oblasti, je jako přes noc upgradovat Galileův dalekohled na moderní teleskop,“ řekl. „Než se Webbův teleskop objevil na scéně, myslel jsem si, že vesmír možná není tak zajímavý, když překročíte to, co jsme mohli vidět pomocí Hubbleova vesmírného dalekohledu. Ale tak to vůbec nebylo: vesmír byl docela štědrý v tom, co nám ukazuje, a tohle je jen začátek.“

Maiolino prohlásil, že citlivost JWST znamená, že v nadcházejících měsících a letech mohou být nalezeny ještě starší černé díry. Maiolino a jeho tým doufají, že využijí budoucí pozorování z JWST, aby se pokusili najít menší „semínka“ černých děr, což jim může pomoci odhalit různé způsoby, jak se mohou černé díry tvořit: ať už začínají velké, nebo rychle rostou.

Zdroj: https://www.cam.ac.uk/research/news/astronomers-detect-oldest-black-hole-ever-observed a
https://professorkay.com/webb-space-telescope-unmasks-the-oldest-black-hole-ever-observed/

autor: František Martinek