Kvasar z dávného vesmíru. Kredit: Yoshiki Matsuoka.

Supermasivní černé díry jsou monstra v nitru galaxií. Mohou mít hmotnost milionů až miliard Sluncí. Dnes je takových gigantických černých děr plný vesmír. Doposud ale není jasné, kde se tyto černé díry vzaly a jak vznikly, ani kolik jich vlastně existovalo v raném vesmíru. Ve vzdáleném vesmíru jsou pro nás supermasivní černé díry viditelné především tehdy, když začne horlivě hltat okolní hmotu a rozzáří se jako kvasar. Do nedávné doby jsme byli schopni detekovat pouze velice jasné kvasary s monstrózními černými děrami, které jsou ale zároveň velmi vzácné. Teď už ale vědci zvládají detekovat o něco méně jasné kvasary, kterých v raném vesmíru pozorujeme víc.

Yoshiki Matsuoka. Kredit: Ehime University.

Yoshiki Matsuoka z japonské Ehime University a jeho spolupracovníci nedávno vystopovali celkem 83 kvasarů, které pocházejí z velice mladého vesmíru. Šťastní objevitelé si pochvalují, že je pozoruhodné, jak se tak velké černé díry objevily tak brzo po Velkém třesku. Právě supermasivní černé díry v mladém vesmíru jsou v dnešní době velkou výzvou pro kosmologické modely.
Solidní sklizeň supermasivních černých děr podstatně zvyšuje počet těchto objektů, které známe v raném vesmíru, tedy v období těsně po Velkém třesku. Teď už astrofyzici mohou odhadnout, kolik asi takových supermasivních černých děr mohlo v mladém vesmíru být.

Jeden z nově objevených kvasarů, který je zároveň ve vzdálenosti 13,05 miliardy světelných jedním z nejvzdálenějších, jaké známe. Kredit: National Astronomical Observatory of Japan.

Matsuoka s kolegy získali data díky pokročilému zařízení Hyper Suprime-Cam (HSC), které je nainstalované na teleskopu Subaru, provozovaném japonskou observatoří National Astronomical Observatory of Japan na Havaji. HSC má obrovské zorné pole, které najednou zabírá plochu sedminásobku Měsíce v úplňku. Vědci s ním pozorovali oblohu po 300 nocí teleskopového času, v průběhu celkem více než 5 lety.

Gigantická digitální kamera Hyper Suprime-Cam teleskopu Subaru. Kredit: NAOJ.

Pomocí HSC si vytipovali horké kandidáty na kvasary a pak v intenzivní pozorovací kampani detailně prozkoumali jejich spektra pomocí teleskopů Subaru, Gran Telescopio Canarias a Gemini South Telescope. Tímto způsobem nakonec ulovili 83 doposud neznámých kvasarů z velmi mladého vesmíru. S jejich pomocí byli schopni odhadnout, že v mladém vesmíru byla jedna supermasivní černá díra na jeden kubický giga světelný rok. Jinými slovy, v každé krychli vesmíru o délce strany 1 miliardy světelných let tehdy byla jedna gigantická supermasivní černá díra.

Nově objevené kvasary jsou od nás vzdálené asi 13 miliard světelných let. Jinými slovy, jejich ďábelské stroje na energii jely na plný výkon před 13 miliardami let. Vzhledem k tomu, že Velký třesk se odehrál asi před 13,8 miliardami let, tak tehdy vesmír nebyl starý ani 1 miliardu let.

Astrofyziky už dlouho trápí otázka, jak vlastně došlo k reionizaci vesmíru. Někdy mezi 150 miliony a 1 miliardou let po Velkém třesku se neutrální vodík, který tehdy vyplňoval většinu vesmíru, změnil na ionizované plazma. Něco takového ovšem nejspíš vyžadovalo ohromnou spoustu energie, kterou bylo nutné někde vzít. Existují na to různé teorie. Nový odhad počtu kvasarů v mladém vesmíru v podstatě vylučuje, že by reionizaci vesmíru mohly zařídit právě kvasary. Bylo jich na to přece jenom příliš málo. Reionizaci by prý mohly mít na svědomí početné galaxie, které tehdy ve vesmíru vznikaly.

Video: NAOJ Subaru Telescope Short PV(2017)


Literatura
Princeton University 13. 3. 2019.