Supermasivní černá díra. Kredit: Event Horizon Telescope.

Supermasivní černé díry jsou naprosto fascinující a jen obtížně představitelné i dnes. Ale v mladém vesmíru nad nimi zůstává rozum stát. Není tajemstvím, že jsme našli pořádně velké supermasivní černé díry ve velmi mladém vesmíru. Jsou tak velké a ten vesmír tak mladý, že si s tím klasické teorie o vzniku černých děr neporadí. Na to, aby takové černé díry vznikly zhroucením hvězdy a pak požíraly hmotu, podle všeho nebylo dost času.

Hai-Bo Yu. Kredit: Samantha Tieu / UC Riverside.

Jako by to nestačilo, situace se stále zhoršuje. Supermasivní černé díry objevujeme v mladším a mladším vesmíru. Astrofyzici už dokonce museli odepsat pracovní hypotézu, podle které zárodky supermasivních černých děr vznikly zhroucením chuchvalců primordiálního kosmického plynu a pak mohutně sosaly plyn a další hmotu z okolní. Ani na to zřejmě nebylo dost času.

Když je věda zahnána do úzkých, tak se často objevují exotické až výstřední hypotézy. Problém supermasivních černých děr v mladém vesmíru je toho pěkným příkladem. Letos v březnu se objevila studie, podle které se rané supermasivní černé díry zrodily, když se titánské primordiální hvězdy o hmotnostech desítek tisíc Sluncí odpálily jako extrémní supernovy.

S novým exotickým nápadem, hodným horké letní astrofyziky, v těchto dnech přišel tým americké University of California, Riverside. Klíčovou přísadou jejich receptu je temná hmota, tedy specifický typ temné hmoty, jejíž částice mohou interagovat mezi sebou (self-interacting dark matter).

Modře halo temné hmoty kolem spirální galaxie. Kredit: L. Calçada/ESO.

S temnou hmotou je samozřejmě stále ten stejný nepříjemný problém, že netušíme, jaká je její podstata, pokud tedy vůbec existuje, což se zdá, že ano. Obvykle si představujeme, že temná hmota tvoří shluky, čili hala. Teoretický fyzik Hai-Bo Yu a jeho kolegové tvrdí, že by se za jistých okolností hala temné hmoty mohla zahustit natolik, že se vlastní přitažlivostí zhroutí a vytvoří zárodek supermasivní černé díry.

Zásadní přitom je, jestli temná hmota opravdu interaguje sama se sebou. V takovém případě se hroutící halo temné hmoty rychle smrští, zpomalí rotaci a vytvoří zárodek supermasivní černé díry, který pak hltá hmotu ve svém okolí. Jak říká Yu, jejich scénář má výhodu v tom, že může vzniknout velmi hmotný zárodek supermasivní černé díry poměrně rychle, tedy ve velmi mladém vesmíru.

Zhroucená hala temné hmoty by byla dobrým vysvětlením supermasivních černých děr v mladém vesmíru. Má to ale háčky. Ten největší je v samotné temné hmotě. Potřebný typ temné hmoty není hlavním favoritem fyzikálních teorií. Nicméně, řada modelů ho úplně nevylučuje, takže určitou nenulovou šanci tahle exotika má.

Literatura

University of California, Riverside 16. 6. 2021.

Astrophysical Journal Letters 914: L26.