TLDR: První galaxie a první černé díry se podle modelů vzniklých dle pozorování Webba vyvíjely společně. Studie tuna. 

Pokud jste se jako děcka taky excitovali nad bizarními objekty encyklopedií vesmíru 80. a 90. let, nejspíše si pamatujete na klasickou mantru: jak se mezigalaktický plyn zahušťoval do hvězd, tak se i hvězdy zahušťovaly do galaxií – v jejichž centru se pod tíhou této hustoty zrodily nejhustější (metaforicky i doslova) objekty vesmíru, černé díry! 

Další porce pozorování Webbova teleskopu ovšem naznačují, že přinejmenším do těchto encyklopedií bude třeba vepsat pár změn…

Lednoví bratři

Podle studie hlavního autora Josepha Silka, profesora fyziky a astronomie na Johns Hopkins University a Institutu astrofyziky na pařížské Sorbonně, totiž černé díry zřejmě existovaly již před počátkem formování galaxií. Tyto kolosální objekty dokonce fungovaly jako stavební kameny nebo zárodky raných galaxií a fungovaly jako kolosální zesilovače vzniku hvězd.

Studie publikovaná v časopise Astrophysical Journal Letters zkoumá vzdálené galaxie z počátků vesmíru pozorované Webbovým teleskopem. 

Nečekaná jasnost těchto galaxií a převaha mladých hvězd a supermasivních černých děr zpochybňují zavedené předpovědi. Místo toho, aby černé díry vznikaly až po kolapsu supermasivních hvězd, tato analýza naznačuje, že černé díry a galaxie existovaly společně a vzájemně se ovlivňovaly během prvních 100 milionů let 13,8 miliard let staré historie vesmíru. 

Pokud bychom je přirovnali k dvanáctiměsíčnímu kalendáři představujícímu časovou osu celého vesmíru, tyto rozhodující roky by se shodovaly s počátečními lednovými dny.

Centra i narušitelé

Silk navrhuje teorii, podle níž jety aktivních černých děr narušily plynná mračna, čímž podnítily vznik hvězd a/nebo výrazně urychlily tempo tohoto procesu. Vědátoři také tvrdí, že tento jev vysvětluje překvapivou jasnost raných galaxií, které jsou v této epoše obvykle menší. 

Černé díry, známé svými gravitačními silami generujícími silná magnetická pole a vytvářejícími turbulentní plazmové bouře, mohly působit jako kolosální urychlovače částic, což potvrzuje i fakt, že Webbův teleskop detekoval více černých děr a jasných galaxií, než se předpokládalo…

Tým obecně předpokládá dvě fáze raného vesmíru. 

1) V počáteční fázi vysokorychlostní jety z aktivních černých děr poháněly tvorbu hvězd, po níž následovala další fáze, kdy se výtoky zpomalily. 

2) Několik set milionů let po Velkém třesku způsobily magnetické bouře ze supermasivních černých děr kolaps plynných mračen, což vedlo k rychlosti tvorby hvězd, která přesáhla rychlost pozorovanou v pozdějších galaxiích. 

Když tyto výtoky přešly do stavu zachování energie, tvorba hvězd se zpomalila, což snížilo dostupnost plynu pro galaxie.

Primordiální budulínci

Kde se ale vzaly černé díry v době, kdy teprve vznikaly hvězdy? Ještě pár dekád zpátky by to bylo velkou záhadnou. Dnes se ale předpokládá možnost, že některé černé díry mohly vzniknout již spolu se vznikem samotného vesmíru. Jak došlo pidisekundu (sorry za ten výraz) po velkotřesku na rapidní expanzi prostoru, hmota se nemusela všude rozšířit homogenně. 

Někde mohla vytvořit ultrahusté regiony, které se vzápětí pod svou vlastní tíhou zhroutily do tzv. primordiálních černých děr. Jinými slovy: existuje šance, že černé díry, které mnozí vnímají za jakési bizarní exotické podivnobjekty, byly doslova prvními objekty vesmíru. A budou mimochodem velmi pravděpodobně i objekty posledními, ale to je už story pro jiný artikl…

Vědátoři z toho nynější každopádně doufají, že budoucí pozorování Webbova teleskopu poskytnou přesnější počty hvězd a černých děr v raném vesmíru. To by mohlo potvrdit nynější zjištění a napomoct mapování toho, co se přesně(ji) dělo po zrodu vesmíru. Jisté je tak momentálně jenom jedno: i v budoucnu se uvnitř dětských encyklopedií vesmíru bude nacházet po čertech excitovaný obsah! 

[Ladislav Loukota, JRN]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz