Nejstarší černé díry ve vesmíru

Astronomové pravděpodobně objevili dvě z nejranějších superhmotných černých děr ve vesmíru. Tento objev, založený především na pozorování prostřednictvím kosmické observatoře NASA s názvem Spitzer Space Telescope, umožní lépe porozumět podstatě našeho vesmíru a vzniku prvních černých děr, galaxií a hvězd.

„Zjistili jsme, že se podobají první generaci kvasarů, zrozených v prostředí bez prachu, v počáteční fázi vývoje vesmíru,“ říká Linhua Jiang (University of Arizona, Tucson, USA). Linhua Jiang je hlavním autorem článku oznamující objev v časopise Nature ze dne 18. 3. 2010.

Černé díry velmi silně zakřivují prostor a čas. Nejhmotnější a nejaktivnější z nich se ukrývají v jádrech galaxií a jsou obvykle obklopeny útvarem připomínajícím koblihu z prachu a plynu, která „krmí“ a udržuje rostoucí černou díru. Tyto hladové supermasivní černé díry označujeme jako kvasary.

Předpokládá se, že kvasary jsou galaxie v rané fázi svého vývoje, v jejichž centru se nachází superhmotná černá díra, pohlcující okolní materiál. Hmota, která padá na černou díru, je intenzivně zahřívána, přičemž silně září v širokém spektru vlnových délek.

Astronomové se domnívají, že velmi mladý vesmír neobsahoval žádný prach. Nebyl tak špinavý a nepořádný, jako je současný vesmír. Z toho vyplývá, že první kvasary rovněž nemohly obsahovat prach. Avšak žádné takové čisté kvasary nebyly pozorovány – až doposud. Kosmická observatoř Spitzer objevila hned dva, vzdálené od Země asi 13 miliard světelných roků.

Kvasary pojmenované J0005-0006 a J0303-0019 byly poprvé odhaleny ve viditelném světle na základě dat z přehlídky oblohy SDSS (Sloan Dogital Sky Survey). Vedoucím objevitelského týmu byl Xiaohui Fan (University of Arizona), spoluautor článku. Rentgenová družice NASA s názvem Chandra X-ray Observatory rovněž pozorovala rentgenové záření jednoho z objektů. Rentgenové, ultrafialové a viditelné světlo vzniká v kvasaru v důsledku pohlcování okolního plynu.

„Kvasary produkují obrovské množství záření, které bylo detekováno doslova z okraje viditelného vesmíru,“ říká Xiaohui Fan.

Když Linhua Jiang se svými spolupracovníky chtěl pozorovat zdroje J0005-0006 a J0303-0019 pomocí družice Spitzer v období let 2006 až 2009, jejich cíle nevybočovaly tak moc z obvyklých vlastností kvasarů. Kosmická observatoř Spitzer však registrovala infračervené záření objektů společně s dalšími 19 kvasary – všechny patřily do třídy nejvzdálenějších známých kvasarů. Každý kvasar obsahuje superhmotnou černou díru, jejíž hmotnost dosahuje více než 100 miliónů Sluncí.

Ze zkoumaných 21 kvasarů pouze dva (J0005-0006 a J0303-0019) postrádají charakteristické znaky přítomnosti horkého prachu, jak to vyplývá z údajů družice Spitzer. Infračervený pohled observatoře Spitzer je mimořádně vhodný k detekci tepelného záření prachu, který je zahříván při pohlcování černou dírou.

„Myslíme si, že prvotní černé díry vznikaly zhruba v období, kdy prach ve vesmíru teprve vznikal, tedy v období méně než 1 miliarda roků po Velkém třesku,“ říká Xiaohui Fan. „Prvotní vesmír neobsahoval žádné molekuly, které by se mohly shlukovat do podoby prachových zrníček. Prvky nezbytné pro tento proces byly vyrobeny v nitrech hvězd a vyvrženy do vesmíru až v pozdější době.“

Astronomové rovněž zjistili, že množství horkého prachu v kvasarech se zvyšuje s hmotností jejich černé díry. Jak černá díra roste, prach má více času zaplnit prostor kolem ní. Černé díry v jádrech kvasarů J0005-0006 a J0303-0019 mají nejmenší určené hmotnosti známé v raném vesmíru, což naznačuje, že jsou velmi mladé a existují ve stadiu, kdy se prach v jejich okolí ještě nevytvořil.

Zdroj: http://spitzer.caltech.edu/news/1078-ssc2010-03-NASA-s-Spitzer-Unearths-Primitive-Black-Holes

autor: František Martinek