Teleskop Jamese Webba (JWST) přináší revoluci v našem chápání supermasivních černých děr – kolosálních gravitačních kotev v centrech galaxií. Po celá desetiletí převládala teorie, že tito obři rostli postupně, jak se menší černé díry v průběhu miliard let spojovaly. Nedávná pozorování JWST však odhalila černé díry v raném vesmíru, které jsou příliš hmotné a objevily se příliš brzy na to, aby odpovídaly tomuto modelu.
Záhada vzniku raných černých děr
Astronomové si dlouho lámali hlavu nad tím, jak mohly supermasivní černé díry tak brzy v historii vesmíru dosáhnout hmotností miliardkrát větších než naše Slunce. Tradiční vysvětlení – pomalé narůstání a slučování černých děr s hvězdnou hmotností – prostě nebere v úvahu velikost a početnost těchto objektů pozorovaných v mladém vesmíru.
Objev kvasarů, výjimečně jasných objektů poháněných přibývajícími supermasivními černými dírami, pouhých 800 milionů let po Velkém třesku již tuto divergenci naznačoval. JWST nyní poskytuje podrobné důkazy potřebné k upřesnění našeho porozumění.
Naprostý kolaps a alternativní teorie
Rozvíjející se výzkum naznačuje, že může být zapojeno několik alternativních mechanismů tvarování. Jedna vůdčí teorie navrhuje černé díry s přímým kolapsem, kde se masivní shluky plynu a prachu hroutí vlastní gravitací a v jediném kroku vytvářejí černé díry milionkrát hmotnější než Slunce. Tyto černé díry by pak rostly, rychle narůstaly hmotu a nakonec se staly supermasivními objekty, které vidíme dnes.
JWST již identifikovala několik kandidátů, kteří tento model podporují, včetně galaxie UHZ1, která obsahuje černou díru o hmotnosti 40 milionů slunečních paprsků, která existovala, když byl vesmír starý pouhých 470 milionů let. Infračervené a rentgenové emise UHZ1 úzce odpovídají předpovědím pro přímý kolaps černé díry.
Mezi další možnosti patří prapůvodní černé díry vzniklé těsně po Velkém třesku a téměř prvotní černé díry vzniklé o něco později, ale ještě před vznikem prvních hvězd. Tyto rané černé díry mohly sloužit jako semena pro další růst, ačkoli stanovení jejich prevalence zůstává aktivní oblastí výzkumu.
Malé červené tečky a útes: Nové objevy
JWST také identifikovala “malé červené tečky” – kompaktní, svítící objekty, které se zdají být masivní černé díry bez významných hostitelských galaxií. QSO1, pozorovaný 700 milionů let po Velkém třesku, je jedním takovým příkladem. Jeho odhadovaná hmotnost 50 milionů sluncí je soustředěna v malé oblasti s malým množstvím okolní hvězdné hmoty.
Dalším zajímavým objektem, nazvaným „Cliff“, může být kvazihvězda: masivní plášť plynu obklopující nově vytvořenou supermasivní černou díru. Data JWST naznačují ostrý skok ve světle z hustého vodíkového plynu, což je v souladu s tímto modelem.
Budoucnost výzkumu černých děr
Závěry jsou jasné: supermasivní černé díry pravděpodobně nevyrostly jen z menších. Místo toho se mohly vytvořit kombinací rychlého přímého kolapsu, prvotního původu nebo jiných exotických mechanismů. Mise, jako je Euclid Evropské vesmírné agentury a římský dalekohled NASA, doplní zjištění JWST a pomohou tyto modely zdokonalit a identifikovat dominantní cesty formování raných černých děr.
„Vesmír je posetý supermasivními černými dírami, které se tvoří extrémně brzy,“ říká Priyamvada Natarajan, astrofyzik z Yale University. “Nemůžu ti říct, jak vzrušující to je.”
Tato revoluce v našem chápání teprve začíná, ale přibývá důkazů, že naše předchozí předpoklady o nejstarších černých dírách ve vesmíru byly v zásadě neúplné.
