Zárodek supermasivní černé díry. Kredit: NASA/CXC/M. Weiss.

Jak jistě každý fanoušek astrofyziky ví, černé díry jsou super a některé mohou být supermasivní. Jsou to hvězdná monstra na samotné hranici lidské představivosti, která obvykle sedí v centru galaxií. Odborníci se většinou shodnou na tom, že supermasivní černé existují, a že jsou ve vesmíru docela běžné. Na čem se ale už zdaleka tak pěkně neshodnou je to, kde se tu supermasivní černé díry vlastně vzaly. Jak něco takového mohlo vzniknout?

Fabio Pacucci. Kredit: Chandra X-ray Observator.

Háček je v tom, že se první generace supermasivních černých děr podle všeho objevila velmi rychle (tedy v astrofyzikálních proporcích). Pozorujeme je téměř hned po Velkém třesku, přestože jsme si původně mysleli, že taková ohromná černá díra nejspíš dlouho kyne pozvolným vyžíráním hmoty z okolí. Je to prostě záhada.
Na stopě vzniku supermasivních černých děr teď je se svým týmem Fabio Pacucci ze Scuola Normale Superiore v italské Pise. Použili k tomu rentgenová data z vesmírné observatoře Chandra, a spolu s nimi data z Hubbleova vesmírného teleskopu a infračervená data z vesmírného teleskopu Spitzer. S jejich pomocí odhalili dva objekty z úsvitu vesmíru, které jsou podle nich zatím nejlepšími kandidáty na zárodky supermasivních černých děr. Vyskytovaly se ve vesmíru, který byl mladší než miliardu let a jejich hmotnost činí zhruba 100 tisíc Sluncí.

Na snímku je jeden ze dvou kandidátů na zárodek supermasivní černé díry. Kredit: NASA / STScI / ESA.

V současnosti vysvětlují vznik supermasivních černých děr v ranném vesmíru dvě hlavní teorie. První z nich počítá s tím, že supermasivní černé díry vyrostly z černých děr hvězdné velikosti, které vznikly zhroucením prvotních hvězd. Takové černé díry by pak postupně splývaly dohromady a hltaly okolní kosmický plyn. Pokud by tomu tak bylo, muselo by to probíhat velmi, takřka nepředstavitelně rychle, aby tímto způsobem vznikly pozorované supermasivní černé díry v ranném vesmíru.

Rentgenová observatoř Chandra. Kredit: NASA / CXC / NGST.

Nově objevená dvojice objektů svědčí pro druhou z teorií, která je o poznání dramatičtější. Počítá totiž s ohromujícími kolapsy nikoliv zestárlých hvězd, ale celých ohromných oblaků kosmického plynu. V takovém případě by v jediné události vznikla hladová supermasivní černá díra o váze kolem 100 tisíc Sluncí, která by se ihned pustila do jídla. Pak by ale nemusela pohlcovat hmotu a jiné černé síry tak extrémní rychlostí. Pacucciho kolegyně ze Scuola Normale Superiore Andrea Ferrara připouští, že kolem vzniku supermasivních černých děr je stále spousta kontroverzí. Jejich výzkum prý ale naznačuje, že jdou správnou cestou – směrem k náhlým kolapsům mračen kosmického plynu přímo do supermasivních černých děr, které by pak dále rostly víceméně představitelným způsobem.

Nebyl to jednoduchý výzkum. Najít zárodky černých je extrémně obtížné a potvrdit jejich objev je rovněž velice těžké. Nově objevené objekty ještě bude nutné pořádně prostudovat. Pacucci a spol. chystají nová pozorování v rentgenové oblasti a také v oblasti infračerveného záření. V nepříliš vzdálené budoucnosti k tomuto výzkumu připojí například i vesmírný teleskop Jamese Webba nebo European Extremely Large Telescope. Od nich se očekává, že objeví ještě vzdálenější a ještě menší zárodky supermasivních černých děr.


Video:  Fabio Pacucci, A very important discovery about black holes


Literatura
ESA / Hubble Information Centre 24. 5. 2016, arXiv:1603.08522, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 459: 1432-1439, Wikipedia (Supermassive black hole).