Tímu vedcov sa podarilo prekonať desaťročia protichodných výsledkov a teórií o vzniku supermasívnych čiernych dier. Umožnila im to nová technika, ktorá priblížila jeden zo záhadných kozmických objektov.

Portál Phys upozornil na prácu vedcov z Cardiffskej univerzity, ktorí tvrdia, že sú o krok bližšie k pochopeniu zrodu supermasívnych čiernych dier (SČD). Svoje zistenia publikovali v žurnále Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, kde zároveň popísali techniku, ktorá im umožnila bližšie sa pozrieť na jednu z dôležitých čiernych dier.

Dve teórie, nad ktorými si vedci lámu hlavy

Vedci a astronómovia už dlho diskutujú, ako sa supermasívne čierne diery zrodili. Stále si tak nie sú istí, či vznikli v extrémnych podmienkach krátko po veľkom tresku, v procese nazývanom „priamy kolaps“, alebo sa postupne rozrástli z takzvaných počiatočných „zárodkov“ čiernych dier, ktoré vznikli oveľa neskôr v dôsledku kolapsu hviezd.

Zobraziť celú galériu (1)

Umelecká impresia pohlcujúcej čiernej diery. Zdroj: NASA/Goddard Space Flight Center

Ak by bola pravdivá teória „priameho kolapsu“, SČD by sa rodili s extrémne vysokými hmotnosťami. Boli by tak stotisíc až miliónkrát hmotnejšie ako Slnko a mali by fixnú minimálnu veľkosť.

Ak by bola pravdivá druhá teória, SČD boli počiatku relatívne malé, približne 100-násobne hmotnejšie ako Slnko a postupom času sa rozrastali pohlcovaním hviezd či oblakov plynu okolo nich.

Nové pozorovania, ktoré posunuli chápanie ich zrodu

Astronómovia sa preto už dlho snažia nájsť SČD s čo najnižšou hmotnosťou, ktorá poskyytne chýbajúce odkazy potrebné na rozlúštenie problému. V uverejnenej štúdii tím vedcov odhalil jednu z SČD s najnižšou hmotnosťou, aká kedy bola pozorovaná v strede blízkej galaxie, ktorá váži menej ako milión-násobok hmotnosti Slnka.

Táto SČD bola nájdená v galaxii NGC 404, ktorá je známa aj pod názvom Mirach’s Ghost (Mirachov duch), nakoľko sa nachádza v tesnej blízkosti veľmi jasnej hviezdy zvanej Mirach, ktorá jej pozorovanie sťažuje a dodáva jej znamenitý „strašidelný“ zjav. Objav sa vedcom podaril pomocou novej techniky a observatória ALMA v čilskej púšti Atacama.

 „Zdá sa, že SČD v Mirachovom duchu má hmotnosť v rozsahu predpovedanom modelmi „priameho kolapsu“. Vieme ale, že je v súčasnosti aktívna a pohlcuje plyn, takže niektoré z extrémnejších modelov priameho kolapsu, ktoré vytvárajú iba veľmi masívne SČD, nemôžu byť pravdivé.

To však samo o sebe nestačí na definitívne rozlíšenie rozdielu medzi teóriou „zárodku“ a „priameho kolapsu“ – najprv musíme pochopiť túto štatistiku, no je to obrovský krok správnym smerom,“ uviedol Dr. Tim Davis z Fakulty fyziky a astronómie Cardiffskej univerzity.

Vo všeobecnosti sú čierne diery objekty, ktoré sa zrútili pod vplyvom obrovskej hmotnosti gravitácie a zanechávajú za sebou malé, ale neuveriteľne husté oblasti vesmíru, z ktorých nemôže uniknúť nič, dokonca ani svetlo.

Zobraziť celú galériu (1)

NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman

SČD sú najväčšie a najhmotnejšie typy čiernych dier, pričom môžu dosahovať stovkytisíc, ak nie miliardy násobky hmotnosti Slnka. Predpokladá sa, že takmer všetky veľké galaxie, vrátane Mliečnej cesty, obsahujú SČD umiestnené v ich strede.

„SČD sa našli aj vo veľmi vzdialených galaxiách, pretože sa objavili len niekoľko stoviek miliónov rokov po veľkom tresku. To naznačuje, že aspoň niektoré SČD mohli narásť do veľmi masívnych rozmerov za krátky čas, čo je podľa modelov formovania a vývoja galaxií ťažké vysvetliť.

Všetky čierne diery rastú, keď pohlcujú plynné oblaky a narúšajú hviezdy, ktoré sa k nim dostanú príliš blízko, avšak niektoré z nich majú aktívnejší život ako iné. Hľadanie najmenších SČD v blízkych galaxiách by nám preto mohlo pomôcť odhaliť ich zrod,“ povedal Dr. Marc Sarzi, člen tímu Dr. Davisa.

Vyššie uvedená nová technika umožnila vedcom priblížiť ich pohľad do srdca galaxie NGC 404 oveľa viac, ako kedykoľvek predtým, čo im umožnilo pozorovať vírivé oblaky plynu, ktoré obklopovali SČD v jej strede. Observatórium ALMA spolu s novou pozorovacou technikou stálo za najdetailnejšou mapou plynu cudzej galaxie, aká bola kedy vytvorená.

Zobraziť celú galériu (1)

Vľavo je zobrazený farebný kompozitný obrázok stredu galaxie NGC 404 vytvorený Hubblovým vesmírnym teleskopom. Na pravej strane je uvedený nový a podrobnejší obrázok observatória ALMA z tej istej oblasti, ktorý odhaľuje distribúciu studeného a hustého plynu, krútiaceho sa okolo centra. Zdroj: HST/ALMA/ T. Davis

Vďaka pozorovaniam galaxie NGC 404 pri tak vysokom rozlíšení sa tímu podarilo prekonať desaťročia protichodných výsledkov a odhaliť skutočnú povahu SČD v jej centre.