Monstrum z vesmíru starého 690 milionů let. Kredit: Robin Dienel/Carnegie Institution for Science.

Jednou z nejvíce úporných kosmologických záhad dnešní doby jsou supermasivní černé díry v mladičkém vesmíru. Samy o sobě nejsou zase tak pozoruhodné. Prostě obrovské černé díry, o hmotnosti minimálně statisíců Sluncí, jakých známe plno. Kde se ale vzaly v tak mladém vesmíru? Je to vážně divné. Ve vesmíru mladším než 1 miliardu let jsme již vystopovali přes 200 supermasivních černých děr a jedna z nich je dokonce ve vesmíru mladším než 700 milionů let.

Phoebe Upton Sanderbeck (2014). Kredit: P.U. Sanderbeck.

To znamená, že musely vzniknout rychle. Tak rychle, že to podle našich tradičních představ o postupném růstu černých děr nebylo možné. Nicméně, supermasivní černé díry v raném vesmíru existují, takže se v našich úvahách pleteme. Jenže kde? V současnosti existuje řada více či méně exotických hypotéz, které se to snaží vysvětlit.

Jedna z nich počítá s tím, že některé supermasivní černé díry vznikly na samotném počátku vesmíru, a to úplně jinak, než jak si to obvykle představujeme. Tyto takzvané primordiální supermasivní černé díry se měly objevit během prvních okamžiků po Velkém třesku, díky exotickým interakcím v tehdejším extrémním prostředí, v podobě oblastí s nesmírně vysokou hustotou hmoty.

Objeví teleskop Jamese Webba primordiální megadíry? Kredit: NASA / Wikimedia Commons.

Vědci už dlouho pátrají po primordiálních černých dírách, především kvůli tomu, že bývají považovány za kandidáty na temnou hmotu. A nejsou úspěšní. Všechna dosavadní pátrání vyšla naprázdno. Badatelé již vyloučili téměř všechny modely vzniku primordiálních černých děr. Pozoruhodnou výjimkou jsou právě zmíněné primordiální supermasivní černé díry. V jejich případě by v první sekundě po Velkém třesku vznikly černé díry o hmotnosti zhruba 100 tisíc Sluncí. Takové monstrum by v tehdejším vesmíru zuřivě sosalo hmotu a zvládlo by vyrůst do podoby supermasivních černých děr, jaké jsme našli v mladém vesmíru.

Phoebe Upton Sanderbeck z americké University of California v Riverside a její kolegové vymysleli, jak bychom takové primordiální supermasivní černé díry mohli rozeznat od jejich mladších protějšků, které se nezrodily ve výhni Velkého třesku. Podle nich by takové prvotní černé megadíry svou masivní gravitací ovlivňovaly své okolí, mimo jiné i skladbu chemických prvků. Badatelé spočítali, že by kolem těchto supermasivních černých děr exotického původu mělo být asi o 10 procent více helia a o 10 procent méně lithia.

Nejde o závratné rozdíly a týká se to velmi vzdáleného vesmíru, takže pozorování nebudou snadná. Podle Sanderbeckové a spol. by to ale teleskopy nové generace, jako je například Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST), měly zvládnout. Zmíněný teleskop by měl vyletět do vesmíru letos v prosinci. Objev primordiálních supermasivních černých děr by mu rozhodně slušel.

Literatura

Space.com 26. 10. 2021.

arXiv:2109.05035.