Astronomové pozorovali zásobníky plynu vyživující černé díry

„Nyní poprvé jsme schopni ukázat, že zárodečné galaxie měly k dispozici dostatek hmoty ve svém okolí na to, aby zajistily jak rychlý růst superhmotných černích děr, tak mimořádné tempo tvorby nových hvězd,“ říká vedoucí vědecký pracovník výzkumu Emanuele Paolo Farina z Max Planck Institute for Astronomy. „Doplnili jsme jeden ze základních dílků skládanky, kterou astronomové sestavují již desítky let ve snaze popsat, jakým způsobem před 12 miliardami let vznikaly kosmické struktury.“    

Astronomy dlouho trápila otázka, jak mohly superhmotné černé díry narůst do takových rozměrů v tak rané fázi vývoje vesmíru. „Přítomnost těchto obrů s hmotností několika miliard Sluncí v mladém vesmíru je velká záhada,“ pokračuje Emanuele Paolo Farina. Znamená to, že černé díry, které mohly vzniknout kolapsem prvních velmi hmotných hvězd, musely dále narůst velmi rychle. Ale až dosud se astronomům nedařilo zaznamenat hmotu – plyn a prach – v dostatečně velkém množství, která by vysvětlila tento rapidní růst.

Situaci dále zkomplikovala nedávná pozorování provedená radioteleskopy ALMA, která v těchto galaxiích odhalila značné množství plynu a prachu dostupného pro tvorbu hvězd. Ukázalo se totiž, že na růst černých děr by tak zbylo jen malé množství hmoty. 

Potrava supermasivních obrů

Při snaze tuto záhadu vyřešit použili Emanuele Paolo Farina a jeho kolegové přístroj MUSE a dalekohled ESO/VLT ke studiu kvasarů – mimořádně jasných mladých galaxií, kterým dodávají energii superhmotné černé díry sídlící v jejich středu. Prohlédli celkem 31 kvasarů, které dnes pozorujeme tak, jak vypadaly před 12,5 miliardami let, tedy v době, kdy byl vesmír dítětem sotva 870 milionů let starým. Jedná se o jeden z nejrozsáhlejších dosud zkoumaných vzorků tohoto typu galaxií sledovaných v tako rané fázi vývoje vesmíru.        

Tým astronomů z Německa, USA, Itálie a Chile zjistil, že 12 ze sledovaných kvasarů bylo obklopeno obrovskými rezervoáry plynu – haly chladného vodíku o celkové hmotnosti miliard Sluncí táhnoucími se do vzdálenosti 100 tisíc světelných let od centrální černé díry. Ukázalo se také, že tato hala jsou těsně spojena s galaxiemi a představují tak dokonalý zdroj hmoty, který je schopen vyživovat růst černé díry a zároveň udržovat překotnou tvorbu hvězd. 

TIP: Jak vypadá jídelníček supermasivních černých děr: Jedna hvězda ročně

Další informace o galaxiích a jejich superhmotných černých dírách v prvních několika miliardách let vývoje vesmíru pomůže v budoucnu astronomům odhalit plánovaný dalekohled ELT. „S výkonem ELT budeme moci nahlédnout ještě mnohem hlouběji do minulosti vesmíru a nalézt daleko více těchto zásobníků plynu,“ dodává Emanuele Paolo Farina.