Pomocí výkonného teleskopu Jamese Webba (JWST) astronomové objevili pozoruhodnou supermasivní černou díru z období raného vesmíru známého jako „kosmické poledne“, asi 4 miliardy let po velkém třesku. Objev vrhá nové světlo na to, jak tito obři, kteří mají milionkrát nebo dokonce miliardkrát hmotnost našeho Slunce, dorůstají do tak obrovských rozměrů.
Záhada „malých červených teček“
JWST objevuje novou třídu zajímavých objektů v raném vesmíru nazývaných „malé červené tečky“. Jedná se o malé, jasné světelné body, které byly teprve nedávno detekovatelné díky pokročilým infračerveným schopnostem JWST. Přestože jejich název napovídá o malých rozměrech, jeden z posledních nálezů, přezdívaný „BIRD“ (Big Red Dot), není vůbec malý – jeho hmotnost odpovídá 100 milionům sluncí.
Jak září černé díry
Černé díry samy o sobě světlo nevyzařují; jejich intenzivní gravitace zadrží vše, co spadne dovnitř. Když jsou však obklopeni velkým množstvím hmoty a aktivně ji pohlcují, vytvářejí neuvěřitelně jasné objekty zvané kvasary. Světlo z těchto kvasarů může cestovat na obrovské vzdálenosti a světlu BIRD trvalo více než 10 miliard let, než dosáhlo Země.
Detekce PTÁKŮ
BIRD byl objeven ve stejné oblasti oblohy jako dříve známý kvasar, J1030+0524 (J1030), supermasivní černá díra, která již pohlcuje hmotu nacházející se přibližně 12,5 miliardy světelných let daleko. Výzkumný tým z Národního institutu astrofyziky (INAF) zpočátku analyzoval snímky a spektra z přístroje Near-Infrared Camera (NIRCam) JWST a našel neobvyklý bod infračerveného světla, který nebyl detekován při dřívějších rentgenových a rádiových pozorováních.
„Počínaje kalibrovanými snímky byl vytvořen katalog zdrojů přítomných v terénu,“ vysvětlila Federica Loiacono, vedoucí týmu a výzkumná pracovnice INAF. “Tam jsme si všimli PTÁKA: jasný bodový objekt, který však nebyl hvězdou a nebyl přítomen v existujících rentgenových a rádiových katalozích.”
Spektrální analýza: Odemknutí tajemství
Důležité informace poskytla analýza spektra BIRD, podrobný rozpis vlnových délek světla. Různé prvky absorbují a vyzařují světlo na specifických frekvencích a zanechávají ve spektru jedinečné „otisky prstů“. To výzkumníkům umožnilo detekovat přítomnost vodíku a helia v prostředí BIRD.
“Našli jsme jasné signály vodíku – konkrétně čáru zvanou Paschen gamma, jasný podpis, který naznačuje přítomnost ionizovaného vodíku – a hélia, které jsou také viditelné v absorpci,” řekl Loiacono. Tato spektrální analýza také poskytla odhad vzdálenosti a hmotnosti PTÁKA.
Čím je BIRD jedinečný?
Malé červené tečky obecně zůstávají pro vesmír záhadou. Existuje mnoho teorií, včetně možnosti, že představují nový typ nebeského objektu zvaného „černé hvězdy“. Avšak nedostatek silné rentgenové emise z těchto objektů je záhadou, protože nenasycené černé díry by měly produkovat intenzivní rentgenovou emisi. Možným vysvětlením je, že tyto objekty jsou stále obklopeny tlustými slupkami plynu a prachu, které pohlcují rentgenové záření a zároveň umožňují průchod infračerveného světla.
BIRD je zvláště pozoruhodný, protože jeho vlastnosti úzce odpovídají pouze dvěma dalším známým malým červeným tečkám s podobnými spektrálními charakteristikami. To naznačuje, že patří do stejné rodiny objektů.
Přehodnocení evoluce černých děr
Objev BIRD a jeho rodiny může vyžadovat přehodnocení toho, jak supermasivní černé díry rostou a vyvíjejí se. Předchozí výpočty naznačovaly, že tyto objekty by měly být méně běžné o 11 miliard let. Podle výpočtů týmu je však během „kosmického poledne“ překvapivé množství malých červených teček, což tuto domněnku vyvrací.
„Nyní je výzvou rozšířit studii na další blízké JPL, které můžeme studovat podrobněji než ty vzdálené, abychom získali úplnější obrázek,“ uzavřel Loiacono. “JWST otevřel novou hranici v extragalaktické astrofyzice, objevil objekty, o kterých jsme nikdy nevěděli, že existují, a jsme teprve na začátku tohoto dobrodružství.”
Objev BIRD podtrhuje sílu teleskopu Jamese Webba při odhalování dříve neviditelných detailů o raném vesmíru a jeho obyvatelích, což vede k hlubšímu pochopení vzniku a vývoje masivních černých děr.
