Zvětšit obrázek

Infračervený snímek pořízený Spitzerem ukazuje pouze část černých děr v hmotných galaxiích ve vzdáleném vesmíru (modře kroužkované). Kredit: NASA/JPL-Caltech/Commissariat a l"Energie Atomique

Hmotné, rostoucí černé díry, které objevily kosmické dalekohledy Spitzer a Chandra (NASA), představují rozsáhlou část dlouho hledané „pohřešované“ hvězdné populace. Jejich objev naznačuje, že v tomto našem mladém vesmíru existuje stovka miliónů dalších rostoucích černých děr. To více než zdvojnásobí celkové množství černých děr, známých v té vzdálenosti.

Zvětšit obrázek

Emanuele Daddi (CEA)

„Aktivní, superhmotné černé díry byly v raném vesmíru všude,“ řekl Mark Dickinson (National Optical Astronomy Observatory, Tucson, Arizona). „Dosud jsme při pátrání po těchto objektech pozorovali jen špičku ledovce. Nyní můžeme vidět i ledovec.“  Vedoucí výzkumu Emanuele Daddi (Commissariat a l"Energie Atomique, Francii) a spoluautor Mark Dickinson budou výsledky publikovat 10. listopadu v Astrophysical Journal.

Rovněž je to první přímý důkaz, že většina masivních galaxií ve vzdáleném vesmíru, pokud ne všechny, strávily své mládí budováním obrovských černých děr ve svých jádrech.

Velká část populace aktivních černých děr byla považována za „pohřešované“. Tyto vysoce energetické struktury se nazývají kvasary. Součástí kvasaru je oblak plynu a prach, který obklopuje a „krmí“ rostoucí supermasívní černou díru. Objekt začíná intenzivně zářit v rentgenové části spektra proto, že se pohlcovaný plyn a prach zahřívá. Zatímco jeho rentgenové záření je ve vesmíru dobře pozorovatelné, přímý pohled na samotné kvasary nám často tento prach a plyn blokuje.

„Už před 30 let jsme na základě jiných studií věděli, že ve vesmíru musí existovat větší kvasary, ale až dosud jsme nevěděli, kde je hledat,“ řekl Daddi.

Daddi a jeho tým zpočátku chtěli studovat 1000 prachových, hmotných galaxií, které jsou zaměstnané především formováním hvězd a o nichž se myslelo, že postrádají kvasary. Hmotnost těchto galaxií je srovnatelná s naší Mléčnou dráhou, ale na rozdíl od ní mají nepravidelný tvar. Leží ve vzdálenosti 9 až 11 miliard světelných let, tzn. že existovaly již v době, kdy byl vesmír „adolescentem“ – jeho stáří bylo mezi 2,5 až 4,5 miliardami let.

Zvětšit obrázek

Rentgenová data z Chandry umožňují pracovat s technikou zvanou „stohování“ („stacking“). Kredit: NASA/CXC/Durham/D.Alexander

Bližší průzkum Spitzerem ukázal, že asi 200 galaxií vydává neobvyklé množství infračerveného světla. Rentgenová data z Chandry a technika zvaná „stohování“ („stacking“) odhalila, že uvnitř galaxií se ve skutečnosti skrývají jasné kvasary. Vědci jsou přesvědčení, že tyto kvasary zahřívají prachový disk, který je obklopuje, a tím se uvolní velké množství infračerveného světla.

Zvětšit obrázek

Umělecká představa rostoucí černé díry. Obrazový kredit: NASA/JPL–Caltech

„Většinu populace, ukrývající kvasary, jsme našli v raném vesmíru,“ řekl Daddi. Skryté černé díry byly předtím v tomto raném období pozorovány jen vzácně a nanejvýš ty nejenergičtější.

Tento objev pomůže odpovědět na základní otázku - jak se vyvíjejí hmotné galaxie?  Astronomové např. zjistili, že v nejhmotnějších galaxiích „rostou“ hvězdy i černé díry současně. A to tak dlouho, dokud se černé díry nestanu příliš velkými a nepotlačí formování hvězd.

Možná, že ani srážky mezi galaxiemi nehrají ve vývoji galaxií tak velkou roli, jak se dříve myslelo. „Podle teoretiků spouštěcím motorem aktivity kvasaru bylo sloučení galaxií. Nyní vidíme, že kvasary mohou být aktivní i v nekolizních galaxiích," řekl spoluautor David Alexander (Durham University, Velká Británie).

„Je to podobné, jako kdybychom předtím se zavázanýma očima studovali slona a nebyli si jisti, o jaký druh zvířete se jedná,“ dodává spoluautor David Elbaz (Commissariat a l"Energie Atomique). „Teď slona poprvé vidíme.“

Spitzer původně prohledával pole galaxií, která byla získána jako součást programu Goods (Great Observatoriesy Origins Deep Survey), nazvaného Goods-South (jih). Jedná se o doposud nejcitlivější průzkum vzdáleného vesmíru na více vlnových délkách současně.

Shodné výsledky nedávno se svým týmem získal i Fabrizio Fiore (Osservatorio Astronomico, Řím, Itálie). Budou publikovány 1. ledna  2008 v Astrophysical Journal.

Zdroj: NASA