Pozorování shromážděná pomocí vesmírného teleskopu Jamese Webba odhalila aktivní supermasivní černou díru, jejíž hmotnost je 9milionkrát větší než hmotnost Slunce a která aktivně roste a pohlcuje hmotu z prostoru kolem ní. 570 milionů let po Velkém třesku jde o první supermasivní černou díru, která vyrostla, ačkoli vědci doufají, že rekord nebude držet dlouho.
Uvnitř jedné z nejstarších objevených galaxií, dříve známé jako, byla nalezena černá díra EGSY8p7, a od té doby přejmenován na CEERS 1019. Jeho objev by mohl pomoci vyřešit jednu z největších záhad raného vesmíru: jak černé díry v Kosmickém úsvitu narostly do tak velkých rozměrů za tak krátkou dobu.
Článek s podrobnostmi o objevu, vedený astrofyzičkou Rebeccou Larsonovou z Texaské univerzity v Austinu, se objevuje ve zvláštním vydání The Astrophysical Journal. "Našli jsme nejvzdálenější aktivní galaktické jádro (AGN) a nejstarší černou díru, jakou jsme kdy našli," řekl Larson ScienceAlert. Larson původně pozorovala CEERS 1019 jako součást své práce studující světlo produkované tvorbou hvězd ve velmi raném vesmíru.
Předpokládá se, že toto světlo, nazývané Lymanovo alfa záření, vzniká ionizací neutrálního vodíku během formování hvězd. Raný vesmír byl naplněn mlhou neutrálního vodíku, která bránila šíření světla, teprve poté, co byl tento vodík ionizován, se světlo mohlo volně šířit.
Tato éra reionizace, jak je známo, nebyla plně prostudována. Víme, že se to stalo v první miliardě let po velkém třesku před 13,8 miliardami let, ale je velmi obtížné nahlédnout tak daleko do raného vesmíru. CEERS 1019 a několik dalších ultračasných galaxií jsou pro tuto studii vynikajícími objekty, protože jsou relativně jasné. Galaxie byla identifikována v datech HST v roce 2015 a v té době to byla nejstarší a nejvzdálenější pozorovaná galaxie.
Další pozorování potvrdila jeho existenci, ale podrobnější informace zůstaly v nedohlednu: nejranější světlo ve vesmíru se v důsledku rozpínání vesmíru posunulo tak daleko do infračervené části spektra, že je zapotřebí výkonný speciální infračervený přístroj, jako je JWST studovat to.
Takže když se objevil JWST, CEERS 1019 – nejjasnější z Hubbleových galaxií této éry – se stal zřejmým cílem. Dalekohled se všemi čtyřmi přístroji díval na galaxii pouze jednu hodinu, ale poskytl velké množství dat.
Pak si Larson všiml něčeho, co tak docela nečekala. Kromě tvorby jasných hvězd existovala široká emisní charakteristika obvykle spojená s AGN. Když o tom řekla některým výzkumníkům AGN, věci začaly být zajímavé. Galaxie v raném vesmíru obvykle vyzařuje buď světlo ze supernovy, nebo světlo z tvorby hvězd. Vidět oba ve stejné galaxii bylo extrémně neočekávané.
„Hádali jsme se týdny, že by to mělo být, že by to mělo být jedno nebo druhé. A ukazuje se, že je to obojí. Existuje určitý vliv černé díry na emisní čáry, které vidíme, ale většině světla, které vidíme na našich snímcích, stále dominuje hvězdotvorná část galaxie." To, že supermasivní černá díra existovala před více než 13,2 miliardami let a stále roste, není tak překvapivé, jak si možná myslíte.
Mnohem větší černé díry byly objeveny v raném vesmíru, J1342+0928, kvazigalaxie objevená 690 milionů let po Velkém třesku, má supermasivní černou díru o velikosti 800 milionů Sluncí. Černá díra v J0313-1806, objevená 670 milionů let po Velkém třesku, má velikost 1,6 miliardy Sluncí.
Oběma těmto kvasarům dominuje emise AGN. Podle Larsonové a jejích kolegů je CEERS 1019 mezistupeň: bod mezi pozdějšími většími galaxiemi ovládanými AGN a tím, jak se tyto galaxie a jejich černé díry začaly formovat. Při pohledu na supermasivní černou díru v CEERS 1019 vědci věří, že objekt vznikl kolapsem masivního objektu, jako je jedna z nejstarších hvězd ve vesmíru. Tyto hvězdy byly mnohem, mnohem větší než hvězdy, které dnes kolem sebe vidíme, takže černá díra z takového kolapsu by měla náskok na cestě k supermasivitě.
Jak Larson zdůrazňuje, výsledky byly získány za pouhou hodinu pozorování. Očekává se, že skutečně hluboká pozorování odhalí vzdálenější a ještě slabší galaxie, což nám konečně pomůže pochopit, jak se vesmír zrodil a jak rostl.
Přečtěte si také:
- Astronomové byli svědky energetické aktivace černé díry
- Supermasivní černá díra Sagittarius A* se probudila před 200 lety