Galaxie UHZ1 s rekordně vzdálenou supermasivní černou dírou. Kredit: Chandra X-ray Center.

Není tajemstvím, že vědci mají problém se supermasivními černými dírami, které se nacházejí ve vesmíru tak mladém, že by dotyčné gravitační obludy neměly stihnout vyrůst. Přesto tam jsou. Teď si astronomové zavařili ještě víc, když objevili doposud nejvzdálenější supermasivní černou díru, která se tím pádem vyskytuje v nejmladším vesmíru ze všech známých supermasivních černých děr.

Ákos Bogdán. Kredit: CfA.

Jde o významný úspěch, k němuž přispělo důmyslné zkombinování dat staré dobré vesmírné rentgenové observatoře Chandra a nejnovějšího Vesmírného dalekohledu Jamese Webba. Výsledkem je pozorování supermasivní černé díry ve vesmíru pouhých 470 milionů let po Velkém třesku. Tahle černá megadíra je v tak rané fázi vývoje, že jsme to zatím ještě neviděli. Její hmota je podobná hmotě hostitelské galaxie.

Ákos Bogdán z výzkumného centra Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) a jeho spolupracovníci pátrali po nejvzdálenějších supermasivních černých dírách. Ukázalo se, potřebovali Webbův dalekohled pro pozorování nesmírně vzdálené galaxií a rentgenovou observatoř Chandra k pozorování její supermasivní černé díry. Rovněž využili služeb vesmírné gravitační čočky, což je při průzkumu raného vesmíru neocenitelný pomocník.

Scénář Heavy Seed. Kredit: NASA/STScI/Leah Hustak.

V tomto případě jde o supermasivní černou díru z rané galaxie UHZ1. Pozorujeme ji v oblasti kupy galaxií Abell 2744. Tato kupa je sice od nás vzdálená „jenom“ asi 3,5 miliardy světelných let, ale dotyčná galaxie do ní vlastně nepatří. Nachází se ve vzdálenosti asi 13,2 miliard světelných let a pozorujeme ji v době, kdy stáří vesmíru odpovídalo pouhým 3 procentům dnešního stavu. Právě kupa galaxií Abell 2744 funguje jako gravitační čočka a zesiluje jak infračervený signál pro Webbův dalekohled, tak i rentgenový signál pro Chandru.

Otázkou je, jak se mohla supermasivní černá díra, jejíž hmotnost badatelé odhadli na 10 až 100 milionů Sluncí (čili každopádně více než má monstrum v nitru Mléčné dráhy), objevit v tak mladém vesmíru.

Bogdánův tým našel solidní důkazy pro scénář, podle něhož tato supermasivní černá díra nerostla pozvolně z černé díry hvězdné velikosti, což by ostatně jen těžko stihla, ale zrodila se zhroucením masivního mračna plynu o hmotnosti 10 tisíc až 100 tisíc Sluncí. S tímto scénářem, kterému se říká „Heavy Seed,“ je v souladu i skutečnost, že odhadnutá hmota supermasivní černé díry zhruba odpovídá hmotě hvězd v dotyčné galaxii. V blízkém vesmíru, kde jsou galaxie již zestárlé, mají supermasivní černé díry hmotnost zhruba desetiny hvězd dané galaxie.

Video: Quick Look: NASA Telescopes Discover Record-Breaking Black Hole

Video: Observations of CGM with LEM, dr Akos Bogdan, Center for Astrophysics

Literatura

Chandra X-ray Center 6. 11. 2023.

Nature Astronomy 6. 11. 2023.