Nová analýza záhadných červených bodů pozorovaných ve raném vesmíru, založená na informacích získaných pomocí dalekohledu Jamesa Webba (JWST), přináší přímé důkazy o vzniku prvních supermasivních černých děr.
Astronomové z Centrálí astrofyziky Harvard & Smithsonian (CfA) tento klíčový objev představili na 247. zasedání Americké astronomické společnosti v Phoenixu, Arizona. Studie byla také publikována na serveru arXiv.
Dosud byly tzv. malé červené body jedněmi z nejvzdálenějších a nejzáhadnějších astronomických objektů. Byly poprvé detekovány pomocí přístrojů, jako je Hubble, který byl navržen k zachycení kratších vlnových délek. Tyto kompaktní zdroje se objevovaly pouze jako načervenalé skvrny na okraji pozorovatelného vesmíru, přičemž vědci nemohli určit jejich skutečnou povahu.
Expanze vesmíru roztahuje světlo na delší a červenější vlnové délky, což značně ztěžuje jejich studium.
Dalekohled Webb, který má vysokou citlivost na infračervené vlnové délky, umožnil astronomům v roce 2022 detekovat tyto body s větší jasností v prvních „hlubokých snímcích“. Vyvstává tedy zásadní otázka: co vlastně tyto jasné, extrémně kompaktní a starobylé body jsou?
První vysvětlení, podle Deveshe Nandala, astronoma z CfA a hlavního autora nové studie, vycházela z komplexních hypotéz založených na interakcích mezi černými dírami a akrečními disky a obláčky prachu. Nový výzkum však přináší jednodušší a koherentnější alternativu.
Poprvé vytvořili badatelé podrobný fyzikální model pro vzácnou supermasivní hvězdu: je bez kovů, rychle roste a má přibližně milionkrát větší hmotnost než Slunce. Vlastnosti tohoto modelu — extrémní jasnost, spektrální tvar charakterizovaný „V“ a neobvyklá emisní přítomnost vodíku — odpovídají těm, které byly pozorovány u těchto malých červených bodů.
Podle Nandala astronomická komunita intenzivně debatovala o identitě těchto objektů od jejich prvotní detekce. „Malé červené body byly předmětem kontroverzí od svého objevu,“ uvedl a dodal, že nové modely ukazují, co se skrývá v jejich středu: „Jednu obrovskou hvězdu obklopenou tenkým pláštěm.“ Také tyto výsledky poskytují komplexní vysvětlení pro data shromážděná dalekohledem Webb, podle Nandalových prohlášení.
Spektrální analýza ukazuje, že ačkoliv by mohlo existovat spektrum hmotností hvězd, které by byly kompatibilní, pouze ty nejhmotnější hvězdy vykazují dostatečnou jasnost, aby odpovídaly detekovaným bodům. Skupina vedená Nandalem se domnívá, že pokud v budoucích pozorováních zjistí menší a méně jasné červené body, otevře se možnost objasnit, proč a jak tyto tajemné objekty vznikají.
Tato zjištění ne pouze objasňují podstatu těchto bodů, ale umožňují výzkumníkům pozorovat téměř v reálném čase jasné poslední momenty předtím, než obrovská hvězda zkolabuje a stane se černou dírou. Nandal uvedl: „Pokud je naše interpretace správná, ne pouze předpokládáme, že existovaly semena těžkých černých děr. Namísto toho sledujeme jejich zrození v reálném čase.“
Podle jeho slov tato pokroková obrana poskytuje mnohem solidnější základ pro pochopení vývoje jak supermasivních černých děr, tak galaxií ve raném vesmíru.
Vědci ve své vědecké práci uzavírají: „Rychlé vytváření prvních supermasivních černých děr (SMBH) současně vyžaduje vznik těžkých jader, z nichž jsou supermasivní hvězdy (SMS) hlavními teoretickými předchůdci.“ Vědci doufají, že tento výzkum, prezentovaný na Americké astronomické společnosti a šířený Centrem astrofyziky Harvard & Smithsonian, poslouží jako základ pro budoucí výzkumy, které umožní detekci nových variant těchto objektů a plně porozumět fyzikálním procesům za vznikem prvních černých děr ve vesmíru.
