Teleskop Webb odhalil další masivní černé díry z raného vesmíru

Mezinárodní tým astronomů objevil pomocí infračervených snímků z vesmírného dalekohledu Jamese Webba (JWST) skupinu dalších masivních černých děr pocházejících z raného vesmíru. Podle datování se jedná o objekty staré přibližně 12,5 až 12,8 miliardy let, tedy pocházející z doby, kdy byl vesmír teprve v prvním miliardovém výročí své existence. Výsledky výzkumu byly zveřejněny 31. srpna v odborném časopise Publications of the Astronomical Society of Japan.

Vědci se při analýze zaměřili na oblasti hlubokého vesmíru, kde infračervená citlivost JWST umožňuje zachytit světlo, které k Zemi putovalo miliardy let a je díky rozpínání vesmíru posunuté do červené části spektra. Právě tato schopnost dalekohledu, který nahradil staršího předchůdce Hubblea v pozorování nejvzdálenějších a nejstarších objektů, umožnila detekovat signály svědčící o přítomnosti supermasivních černých děr v tak raném období kosmické historie.

Podle výzkumníků byly nalezené černé díry aktivní – tedy neustále pohlcovaly okolní plyn a prach a díky tomu extrémně rychle rostly. Tento proces akrece hmoty je doprovázen intenzivním zářením, které umožňuje takové objekty i na obrovské vzdálenosti pozorovat a odlišit od ostatních vesmírných těles. Rychlý růst v tak raných fázích vesmíru je pro astronomy zajímavý především proto, že zpochybňuje dosavadní představy o tom, jak dlouho trvá, než se z počátečních zárodků vytvoří tak masivní objekty.

Tým rovněž zaznamenal, že některé z objevených černých děr se zjevně nacházely na cestě ke vzájemnému sloučení. Takové srážky patří mezi nejenergetičtější events ve vesmíru a jsou spojeny s uvolňováním gravitačních vln. Sloučení dvou masivních černých děr v raném vesmíru by mohlo pomoci vysvětlit, jak vznikaly ještě větší centrální černé díry pozorované v jádrech dnešních galaxií, včetně té naší.

Objev doplňuje rostoucí řadu podobných nálezů, které JWST od svého uvedení do provozu umožnil. Dalekohled, provozovaný agenturami NASA, ESA a kanadskou vesmírnou agenturou, byl navržen právě s cílem nahlédnout co nejhlouběji do minulosti vesmíru a zachytit světlo z období vzniku prvních galaxií a hvězd. Nová generace pozorování opakovaně ukazuje, že masivní černé díry existovaly už mnohem dříve, než se dříve předpokládalo, což vede astrofyziky k přehodnocení modelů vzniku a růstu těchto objektů.

Standardní teorie počítala s tím, že supermasivní černé díry vznikají postupným růstem z menších zárodků po řádově miliardy let. Nálezy podobné tomu aktuálnímu však naznačují, že buď musely počáteční zárodky být mnohem hmotnější, než se předpokládalo, nebo že proces akrece hmoty probíhal v raném vesmíru výrazně rychleji než dnes. Mezinárodní tým vědců plánuje pokračovat v analýze dalších dat z JWST, aby upřesnil vlastnosti nově objevených objektů a ověřil, zda podobné případy nejsou v raném vesmíru běžnější, než se dosud myslelo.

Studie tak přispívá k širšímu úsilí astronomické komunity porozumět tomu, jak vypadal vesmír v prvních stovkách milionů a miliardách let po velkém třesku, a jak se z prvotních struktur postupně formovaly galaxie, hvězdy a centrální černé díry, které dnes pozorujeme v jejich jádrech. Podobná pozorování mají zásadní význam i pro testování kosmologických modelů a pro pochopení vztahu mezi růstem galaxií a jejich centrálních černých děr v průběhu kosmické historie.