TLDR: Záhadné Little Red Dots, které JWST vidí v raném vesmíru, nejlépe vysvětluje scénář přímého kolapsu plynu do masivních černých děr, nikoli hvězdotvorba ani běžné kvasary. Studie tuna.

Zatímco se všeci tlačili nad prvními cvaky Webbova šmírováku, pozorování extrémně vzdáleného – a tedy i mladého – vesmíru astronomům doslova zazářilo před obličejem rudě. Webb totiž kromě očekávaných galaxií zachytil i populaci zvláštních, jasných a extrémně kompaktních objektů, které se objevují už pár set milionů let po Velkém třesku. Jsou červené, malé (z našeho pohledu, jinak velké jak almara) a záhadné. Na běžné galaxie jsou příliš drobné a bez stop hvězdotvorby, na klasické kvasary zase „moc tiché“ a slabé v rentgenu.

A nová studie naznačuje, že tyhle rudé tečky by mohly být přímým otiskem zrodu masivních černých děr – ještě dřív, než se kolem nich stačily vytvořit plnohodnotné galaxie.

„Co to je ten přímý kolaps?“

Přesně to, co to zní: černá díra vzniklá bez hvězdy jako prostředníka. V extrémních podmínkách raného vesmíru se mohly obří oblaky primárního vodíku a helia zhroutit přímo gravitačně, aniž by se rozdrobily na jednotlivé hvězdy. Výsledkem nebyla supernova, ale rovnou masivní „zárodečná“ černá díra o hmotnosti desítek až statisíců Sluncí.

Tohle řeší dlouhodobý problém kosmologie: čas. Už Webb i dřívější pozorování ukázaly, že supermasivní černé díry o miliardách Sluncí existovaly extrémně brzy. Pokud by začínaly jako pozůstatky prvních hvězd, prostě by nestihly tak rychle vyrůst. Něco tu nesedělo – a scénář přímého kolapsu tohle „časové kouzlo“ elegantně obchází.

„A ten scénář se potvrdil jak?“

Samotný proces přímého kolapsu je prakticky nepozorovatelný přímo – odehrává se rychle, hluboko v oblacích plynu a v obrovských vzdálenostech. Astronomové proto sáhli po numerických simulacích, které kombinují hydrodynamiku, radiaci i chemii raného vesmíru.

Výsledek? Pokud se taková černá díra narodí už „velká“ a je obklopena hustým plynem, pohlcuje tvrdé UV a rentgenové záření a znovu ho vyzařuje jako infračervené a červené světlo. Přesně takové spektrum Webb u Little Red Dots vidí. Zároveň chybí signály hvězd, což by u skutečné galaxie bylo prakticky nemožné.

„Zajímavý, ale není to trochu moc vágní?“

Právě že ne. Model přímého kolapsu najednou vysvětluje všechny podivnosti: extrémní kompaktnost, slabé rentgenové emise, žádné známky hvězdotvorby, správný počet objektů v pozorovaném objemu vesmíru. Sluší se nicméně zmínit, že nynější studie byla zatím prepublikována jenom na arXivu, tedy není ještě otištěna přímo v žurnálu. Na druhou stranu, vzhledem k dalším kontextům našeho koukání na mladý vesmír se k podobnému závěru schylovalo i z vícera důvodů…

Zatímco tak mnozí z prvních dat Webba usuzovali, že „vesmír je určitě starší“ nebo podobné skopičiny, rudé tečky elegantně mohou napomoct vyřešit problém vzniku i nárůstu černých děr – a způsob jejich vzniku by prakticky nebyl možný, kdyby v naopak vesmír nebyl mladý, a tedy taky narvanější plynem & rozložený do menšího prostoru! To celé bez ad-hoc triků, bez exotické fyziky navíc – jen důsledek hustšího, chaotičtějšího raného vesmíru, kde se plyn na menší ploše prostě choval jinak než dnes Turbulentní fyzika nám ukázala, že mladý vesmír byl prostě natlačený jak MHD ve špičce!

[Ladislav Loukota]

Vědátor vznikl jako spinoff spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd, dnes jej provozuje spolek Hyperion Media. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – kontaktní mail je [email protected]