Dalekohled ESO zaznamenal galaxie polapené v síti superhmotné černé díry

ESO 016/20 tisková zpráva

Pomocí dalekohledu ESO/VLT astronomové objevili šestici galaxií ležících v okolí superhmotné černé díry. Uskupení se nachází velmi daleko a pozorujeme ho tak, jak vypadlo v době, kdy byl vesmír méně než miliardu let starý. Vůbec poprvé se podařilo spatřit podobně kompaktní skupinu v tak rané fázi vývoje vesmíru. Objev astrofyzikům pomůže lépe pochopit procesy, které vedly k rychlému vzniku superhmotných černých děr a jejich dalšímu růstu do enormních rozměrů. Získaná pozorování podporují teorii, že tyto extrémní objekty velmi rychle přibývají na váze uvnitř rozsáhlých struktur obsahujících značné množství plynu, které strukturou připomínají pavučinu.

„Tento výzkum jsme prováděli především ve snaze pochopit jedny z nejtajemnějších astronomických objektů – superhmotné černé díry v mladém vesmíru. Jedná se o extrémní systémy a v současnosti stále nemáme dobré vysvětlení jejich existence,“ říká astronom Marco Mignoli (INAF, National Institute for Astrophysics, Bologna, Itálie), vedoucí autor nové studie, jejíž výsledky byly publikovány ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics.

Pozorování provedená pomocí dalekohledu ESO/VLT (Very Large Telescope) odhalila několik galaxií ležících v blízkosti superhmotné černé díry obklopených kosmickou ‚pavučinou‘ plynu, která sahá do vzdálenosti 300krát větší, než je rozměr naší Galaxie. „Filamenty kosmické pavučiny připomínají vlákna pavoučí sítě,“ vysvětluje Marco Mignoli. „Galaxie se nacházejí a rostou v průsečících těchto vláken a plyn – který slouží jako materiál pro růst galaxií i centrální černé díry – může proudit podél nich.“           

Světlo od této rozsáhlé struktury, jejíž centrální černá díra má hmotnost odpovídající miliardě Sluncí, cestovalo až k nám od doby, kdy byl vesmír jen 900 milionů let starý. „Náš výzkum přinesl další důležitý dílek do z velké části nekompletní skládanky – vysvětlení vzniku a rychlého růstu těchto extrémních, ale relativně početných, objektů, které se ve vesmíru vyskytovaly již krátce po velkém třesku,“ doplňuje k superhmotným černým dírám spoluautor práce astronom Roberto Gilli (INAF, Bologna, Itálie).

Vědci si myslí, že vůbec první černé díry, které se pravděpodobně zformovaly díky gravitačnímu kolapsu prvních hvězd, musely narůst velmi rychle, aby již v době 900 milionů let po velkém třesku dosáhly hmotností až miliard Sluncí. Mají však problém vysvětlit, kde vzít dostatečné množství hmoty, která by byla k dispozici pro jejich další růst do tak enormních velikostí za tak krátkou dobu. Nově objevená struktura nabízí slibné vysvětlení: ‚pavučina‘ a přítomné okolní galaxie obsahují dostatek plynu, aby poskytly materiál, který centrální černá díra potřebuje k tomu, aby se rychle stala superhmotným obrem.   

Otázkou ovšem zůstává, jak se zformovaly takto velké pavučinám podobné struktury? Astronomové se domnívají, že klíčem jsou obrovská hala tajemné temné hmoty. Předpokládá se, že rozsáhlé oblasti neviditelné hmoty v raném vesmíru přitahovaly značné množství plynu. Temná hmota a plyn společnými silami utvořily útvary připomínající pavučinu, ve kterých se galaxie a černé díry mohou vyvíjet.   

„Naše poznatky podporují představu, že ty nejvzdálenější a nejhmotnější černé díry vznikly a narostly uvnitř rozsáhlých hal temné hmoty obklopujících velkoškálové struktury. Absence starších pozorování těchto útvarů je pravděpodobně důsledkem přístrojových omezení,“ říká spoluautor studie Colin Norman (Johns Hopkins University, Baltimore, US).

Galaxie sledované v rámci tohoto výzkumu patří k nejslabším, jaké jsou dnešní teleskopy schopné zaznamenat. Objev si tak vyžádal několik hodin pozorování těmi největšími dalekohledy současnosti, včetně ESO/VLT na observatoři Paranal v Chile. Pomocí přístrojů MUSE a FORS2 se členům týmu podařilo potvrdit spojitost mezi čtyřmi ze šesti pozorovaných galaxií a černou dírou. „Věříme, že jsme spatřili jen pomyslnou špičku ledovce a že těch pár galaxií, které jsme zatím objevili v okolí této černé díry, jsou pouze ty nejjasnější,“ říká spoluautorka práce astronomka Barbara Balmaverde (INAF, Torino, Itálie).

Tyto výsledky přispívají k našemu chápání procesů vzniku a vývoje superhmotných černých děr a velkoškálové kosmické struktury. Dalekohled ESO/ELT (Extremely Large Telescope), který se v současnosti staví v Chile, bude schopen svými výkonnými přístroji navázat na tento výzkum pozorováním mnoha dalších ještě slabších galaxií ležících v okolí hmotných černých děr v mladém vesmíru.

Zdroj

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “Web of the giant: Spectroscopic confirmation of a large-scale structure around the z = 6.31 quasar SDSS J1030+0524”, který byl publikován ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics (doi: 10.1051/0004-6361/202039045).

Složení týmu: M. Mignoli (INAF, Bologna, Itálie), R. Gilli (INAF, Bologna, Itálie), R. Decarli (INAF, Bologna, Itálie), E. Vanzella (INAF, Bologna, Itálie), B. Balmaverde (INAF, Pino Torinese, Itálie), N. Cappelluti (Department of Physics, University of Miami, Florida, USA), L. Cassarà (INAF, Milano, Itálie), A. Comastri (INAF, Bologna, Itálie), F. Cusano (INAF, Bologna, Itálie), K. Iwasawa (ICCUB, Universitat de Barcelona & ICREA, Barcelona, Španělsko), S. Marchesi (INAF, Bologna, Itálie), I. Prandoni (INAF, Istituto di Radioastronomia, Bologna, Itálie), C. Vignali (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università degli Studi di Bologna, Itálie & INAF, Bologna, Itálie), F. Vito (Scuola Normale Superiore, Pisa, Itálie), G. Zamorani (INAF, Bologna, Itálie), M. Chiaberge (Space Telescope Science Institute, Maryland, USA), C. Norman (Space Telescope Science Institute & Johns Hopkins University, Maryland, USA).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace v Evropě, která v současnosti provozuje nejproduktivnější pozemní astronomické observatoře světa. ESO má 16 členských států – Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie – a dvojici strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálii. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal pracují dalekohledy systému VLT (Velmi velký dalekohled) schopné fungovat společně jako interferometr VLTI a dva přehlídkové teleskopy – VISTA pro infračervenou a VST pro viditelnou oblast spektra. Na Observatoři Paranal bude umístěn a provozován také největší a nejcitlivější teleskop pro sledování záření gama – Cherenkov Telescope Array South. ESO je také významným partnerem zařízení umístěných na planině Chajnantor – APEX a ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Observatoře Paranal, na hoře Cerro Armazones, staví ESO nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“.

Odkazy

• vědecký článek
• snímky dalkohledu VLT
• pro vědce: váš článek v tiskové zprávě ESO

Kontakty

Soňa Ehlerová; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: eson-czech@eso.org

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Marco Mignoli; INAF Bologna; Bologna, Italy; Tel.: +39 051 6357 382; Email: marco.mignoli@inaf.it

Roberto Gilli; INAF Bologna; Bologna, Italy; Tel.: +39 051 6357 383; Email: roberto.gilli@inaf.it

Barbara Balmaverde; INAF Torino; Pino Torinese, Italy; Email: barbara.balmaverde@inaf.it

Colin Norman; Johns Hopkins University; Baltimore, USA; Email: norman@stsci.edu

Bárbara Ferreira; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6670; Mobil: +49 151 241 664 00; Email: pio@eso.org