Astronomové objevili tři supermasivní černé díry v časném vesmíru, které se staly miliardkrát těžšími než Slunce za pouhých stotisíc let, což je z hlediska moderních astronomických teorií nemožné, podle článku publikovaného v Astrophysical Journal.
"Žádný současný teoretický model nedokáže vysvětlit existenci těchto objektů." Jejich objev v raném vesmíru zpochybňuje současné teorie vzniku černé díry a nyní musíme vytvořit nové modely, které vysvětlují, jak vznikají galaxie a černé díry, “říká Joseph Hennawi z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře (USA)).
Předpokládá se, že centra nejhmotnějších galaxií jsou domovem supermasivních černých děr, jejichž hmotnost se může pohybovat od milionu až po miliardy hmotností Slunce. Důvody vzniku těchto objektů nejsou dosud zcela jasné. Vědci původně věřili, že takové objekty vznikly stejným způsobem jako jejich normální „bratranci“- v důsledku gravitačního kolapsu hvězd a následného sloučení několika velkých černých děr.
Pozorování prvních galaxií ve vesmíru přiměla astrofyziky o tom pochybovat - ukázalo se, že v nich žijí černé díry o hmotnosti desítek miliard sluncí. Jak ukazují výpočty, takové objekty by prostě neměly čas dorůst do takové velikosti, kdyby se narodily malé. Někteří vědci proto začali věřit, že supermasivní černé díry se rodí v exotičtějších scénářích - v důsledku zhroucení obřích mraků „čistého“atomového vodíku nebo v důsledku shluků temné hmoty.
Hennawi a jeho kolegové našli další důkazy o tom, že černé díry v raném vesmíru rostly příliš rychle a narušily všechny představy o jejich vývoji. Vědci objevili šest supermasivních černých děr najednou, které vidíme ve stavu, ve kterém byly jen 850 milionů let po Velkém třesku.
V této době se právě začaly formovat první galaxie vesmíru a jak dříve věřili vědci, černé díry v jejich centrech nemohly být „těžkými váhami“, které by nebyly hmotně nižší než moderní kvasary. Tři černé díry nalezené týmem Henawi s dalekohledem Keck II na Havaji jsou v rozporu s touto myšlenkou - jsou asi miliardkrát těžší než Slunce, což je tisíckrát větší množství černé díry Sgr A * ve středu Mléčné dráhy.
V souladu s moderními představami o vývoji galaxií může černá díra získat takovou hmotu tím, že absorbuje hmotu přibližně stejnou, jakou existuje vesmír, což bylo pro kvasary narozené v první miliardě let jejího života nemožné. I kdyby nepřetržitě „jedli“a neustále absorbovali plyn a prach, jejich růst by se zpozdil o stovky milionů let, což je možné, ale nepravděpodobné.
Autoři článku se rozhodli najít odpověď na tuto otázku pomocí jednoduchého vzoru ze života těchto objektů. Když černé díry „večeří“, vyvrhují trysky do okolního prostoru, úzké paprsky superhotové hmoty, které se pohybují rychlostí blízkou světlu. Tyto trysky zahřívají mezigalaktický prostor a ionizují jej, čímž se stávají „průhlednějšími“pro světlo. Čím transparentnější je tedy okolí galaxie, tím déle trvá „oběd“černé díry v jejím středu.
Propagační video:
K velkému překvapení astronomů byla sousedství všech tří galaxií - CFHQS J2229 + 1457, SDSS J1335 + 3533 a SDSS J0100 + 2802 - neočekávaně neprůhledná, což naznačuje, že černé díry v jejich centrech aktivně absorbovaly hmotu ne déle než 100 tisíc let. Takový vysoký „apetit“černých děr nezapadá do žádného teoretického rámce a jejich objev, jak poukazují vědci, hovoří ve prospěch alternativních teorií vzniku a růstu kvasarů.
"Rádi bychom našli další podobné objekty." Jejich objev byl pro nás velkým úspěchem a objev dalších černých děr v raném vesmíru naznačuje, že mnoho kvasarů může být mnohem mladších, než jsme si dříve mysleli, “uzavírá Christina Eilers, kolegyně z univerzity v Hennawi.