Poslední analýza záhadných červených bodů pozorovaných v raném vesmíru, založená na údajích získaných pomocí James Webb Space Telescope (JWST), přináší přímé důkazy o vzniku prvních superhmotných černých děr. Astronomové z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) prezentovali tento klíčový objev na 247. setkání Americké astronomické společnosti v Phoenixu, Arizona, a článek byl publikován na serveru arXiv.
Dosud takzvané malé červené body představují některé z nejvzdálenějších a nejtajemnějších astronomických objektů. Byly poprvé detekovány pomocí přístrojů, jako je Hubble, který byl navržen pro zachycení kratších vlnových délek; tyto kompaktní zdroje se objevovaly pouze jako červené skvrny na okraji pozorovatelného vesmíru, přičemž vědci nebyli schopni určit jejich skutečnou povahu. Rozšiřování vesmíru způsobuje, že světlo se natahuje na delší a červenější vlnové délky, což dále ztěžuje jejich studium.
Telescop Webb, díky své citlivosti na infračervené vlnové délky, umožnil astronomům v roce 2022 detekovat tyto body s větší jasností v jejich prvních „hlubokých snímcích“. Tím se objevila základní otázka: co to vlastně tyto jasné, extrémně kompaktní a prastaré body jsou?
Podle Deveshe Nandala, astronoma z CfA a hlavního autora nové studie, počáteční vysvětlení předpokládala složité hypotézy založené na interakci černých děr s akrečními disky a prachovými oblaky. Nicméně, nedávný výzkum přináší jednodušší a konzistentnější alternativu.
Poprvé vědci vyvinuli podrobný fyzikální model pro vzácnou superhmotnou hvězdu: bez kovů, s rychlým růstem a hmotností přibližně miliónkrát větší než hmotnost Slunce. Vlastnosti modelu – extrémní luminozita, spektrální tvar charakterizovaný „V“ a neobvyklá emisní spektra vodíku – odpovídají těm, které byly pozorovány u těchto malých červených bodů.
Podle Nandala astronomická komunita intenzivně diskutovala o identitě těchto objektů od jejich detekce. „Malé červené body byly předmětem kontroverze od jejich objevu,“ uvedl a dodal, že nové modely ukazují, co se skrývá uvnitř: „Jedna obrovská hvězda obalená jemným pláštěm.“ Kromě toho tyto výsledky poskytují komplexní vysvětlení pro údaje shromážděné Webbovým teleskopem, podle Nandalových prohlášení.
Spektrální analýza naznačuje, že ačkoli může existovat rozmezí kompatibilních hvězdných hmotností, pouze nejhmotnější hvězdy vykazují dostatečnou luminozitu, aby odpovídaly detekovaným bodům. Tým vedený Nandalem se domnívá, že pokud se v budoucích pozorováních podaří identifikovat menší, méně svítivé a méně hmotné červené body, otevře se možnost odhalit, proč a jak tyto tajemné objekty vznikají.
Tato zjištění nejen objasňují povahu bodů, ale také umožňují vědcům sledovat, téměř v reálném čase, zářivé závěrečné okamžiky před tím, než dojde ke kolapsu obrovské hvězdy do černé díry. Nandal upřesnil: „Pokud je naše interpretace správná, ne pouze předpokládáme existenci těžkých černých děr. Naopak, sledujeme narození některých z nich v reálném čase.“
Podle jeho slov toto pokročení poskytuje mnohem pevnější základ pro pochopení vývoje jak superhmotných černých děr, tak galaxií v raném vesmíru. V publikaci autoři uzavírají: „Současně rychlé sestavení prvních superhmotných černých děr (SMBH) vyžaduje vznik těžkých jader, jejichž hlavními teoretickými předky jsou superhmotné hvězdné objekty (SMS).“
Vědci doufají, že studie prezentovaná na Americké astronomické společnosti a šířená Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics poslouží jako základ pro budoucí výzkumy, které umožní detekci nových variant těchto objektů a plné pochopení fyzikálních procesů stojících za vznikem prvních černých děr v univerzu.
