Nejvzdálenější objevená černá díra, ale je „nemožně masivní“

Astronomové objevili nejvzdálenější – a tedy i nejstarší – známou černou díru. Tato černá díra, která se skrývá v galaxii zvané GN-z11, je větší, než by bylo možné vzhledem ke stáří vesmíru.

GN-z11 leží asi 32 miliard světelných let daleko od Země a po svém objevení v roce 2016 byla chvíli nejvzdálenější známou galaxií. Než se vrhnete do komentářů a řeknete, že tato vzdálenost je nemožná a nic nemůže být dále než 13,8 miliardy světelných let – věk vesmíru –, nezapomeňte, že vesmír se rozpíná zrychlujícím se tempem, takže mezi nimi je nyní více prostoru. nás a galaxie, než byla, když ji světlo opustilo.

Aby se astronomové dobře podívali na tuto vzdálenou galaxii, použili nyní výkonné infračervené oko vesmírného dalekohledu Jamese Webba. Podařilo se jim detekovat horkou, ultrafialovou záři akrečního disku – vířícího prachu a plynu, který prozrazuje přítomnost supermasivní černé díry. To z ní dělá pohodlně nejvzdálenější černou díru, která kdy byla pozorována, a soudě podle její velikosti by tým odhadoval její stáří na asi miliardu let.

To vyvolává zásadní problém. Díky omezení rychlosti světla vidíme GN-z11 tak, jak to bylo před 13,4 miliardami let, nebo jen 400 milionů let po velkém třesku. Vesmír v tuto chvíli doslova není dost starý na to, aby ta černá díra ještě existovala.

To naznačuje, že naše modely toho, jak se černé díry tvoří a rostou, mohou vyžadovat určité úpravy. Navrhované alternativy jsou, že vznikly kolapsem obrovských plynových mračen, což jim hned od začátku zanechává větší hmotu a dává jim náskok v růstu – takzvané „Outsize Black Holes“. Jiné nápady naznačují, že černé díry s větším množstvím hmoty v blízkosti se mohou živit a růst rychleji, než jim v současnosti připisujeme. Nebo by oba tyto modely mohly fungovat společně.

„Ve vesmíru je velmi brzy vidět takto masivní černou díru, takže musíme zvážit jiné způsoby, jak by se mohly vytvořit,“ řekl profesor Roberto Maiolino, hlavní autor studie. „Velmi rané galaxie byly extrémně bohaté na plyn, takže by byly jako bufet pro černé díry.“

Toto není první objekt, který James Webb objevil a který se zdá být na svůj věk příliš pokročilý. Dalekohled již zaznamenal řadu „nemožně“ obrovských galaxií, u kterých bylo zjištěno, že obsahují více hmoty, než se v té době předpokládalo, že obsahuje celý vesmír. Jiní vystavovali tyčové struktury podobné Mléčné dráze dříve, než podle modelů měly být vyvinuty.

Astronomové se snaží vysvětlit výsledky a navrhují vše od galaxií procházejících fázemi „starburst“ až po hypotetické hvězdy poháněné anihilací temné hmoty, které na tuto vzdálenost vypadají jako galaxie. Jiní jdou dokonce tak daleko, že naznačují, že vesmír může být dvakrát tak starý, než jsme si mysleli.

Teprve další pozorování pomohou rozluštit to, co se ukazuje jako hlavní kosmologický hlavolam. Výzkumníci v nové studii plánují použít budoucí Webb data, aby se pokusili najít další semena černých děr.

Výzkum byl publikován v časopise Příroda.

Zdroj: University of Cambridge