Populace černých děr v mladém vesmíru

Prostřednictvím nejhlubšího pohledu do vesmíru v oboru rentgenového záření, jaký byl kdy realizován, získali astronomové první přímý důkaz, že hmotné černé díry byly v mladém vesmíru docela běžné. Tento objev na základě pozorování družice NASA s názvem Chandra X-ray Observatory naznačuje, že velmi mladé černé díry „rostly“ mnohem razantněji, než se doposud astronomové domnívali, a to společně s růstem jejich mateřských galaxií.

Družice Chandra mířila po dobu šesti týdnů stále na jedno místo oblohy. Astronomové tak získali snímek označovaný jako Jižní hluboké pole družice Chandra (Chandra Deep Field South – CDFS). Když tato data zkombinovali s velmi hlubokým polem, pořízeným Hubblovým kosmickým dalekohledem HST ve viditelném a infračerveném světle, nová data z družice Chandra umožnila astronomům vyhledat černé díry ve 200 vzdálených galaxiích z doby, kdy stáří vesmíru bylo přibližně 800 až 950 miliónů roků.

„Až doposud jsme neměli žádnou představu o tom, jak černé díry v mladých galaxiích vznikaly a jestli vůbec existovaly,“ říká Ezequiel Treister (University of Hawaii), hlavní autor studie publikované 16. 6. 2011 v časopise Nature. „Nyní již bezpečně víme, že existovaly a rychle zvyšovaly svoji hmotnost.“

Pozorování odhalila, že 30 až 100 % vzdálených galaxií obsahuje zvětšující se superhmotné černé díry. Pokud tyto výsledky budeme extrapolovat z malého úseku oblohy na celý vesmír, pak dojdeme k závěru, že v mladém vesmíru existovalo nejméně 30 miliónů supermasivních černých děr. To je řádově 10 000krát více, než činí odhadovaný počet kvasarů v raném vesmíru.

„Zdá se, že jsme objevili zcela novou populaci nejmladších černých děr,“ říká spoluautor objevu Kevin Schawinski (Yale University). „Domníváme se, že tato batolata černých děr zvětšila svoji hmotnost řádově stokrát až tisíckrát, až nakonec skončila jako obří černé díry, které pozorujeme téměř o 13 miliard let později.“

Přítomnost populace mladých černých děr v raném vesmíru byla předpokládána, avšak doposud nebyla pozorována. Podrobné výpočty ukazují, že celkové množství známých černých děr na základě současných pozorování rapidně vzrostlo a nyní je zhruba 100krát vyšší než nedávné odhady.

Protože tyto černé díry jsou téměř všechny obklopeny tlustými oblaky plynu a prachu, optickými dalekohledy většinou nejsou pozorovatelné. Avšak vysokoenergetické záření gama snadno proniká tímto závojem, což umožňuje uvnitř skryté černé díry studovat.

Astronomové studující černé díry chtějí vědět více o tom, jak první superhmotné černé díry vznikly a jak zvětšovaly svoji hmotnost. Ačkoliv důkazy pro souběžný růst černých děr a galaxií byly zjištěny již v blízkém vesmírném okolí, nové závěry pozorování z družice Chandra ukazují, že tato spojitost má počátky v dřívějších dobách, než se doposud astronomové domnívali.

„Většina astronomů se domnívá, že v současném vesmíru jsou černé díry a galaxie nějakým způsobem svázány ve svém růstu,“ říká Priya Natarajan (Yale University). „Prokázali jsme, že tato vzájemná závislost existuje již od doby velmi mladého vesmíru.“

Zdroj: http://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/H-11-183.html a http://chandra.si.edu/photo/2011/cdfs/

autor: František Martinek