Vesmírný teleskop Jamese Webba vystopoval černou díru, která je nejstarší z těch, na které jsme dosud ve vesmíru narazili. Prastaré monstrum o hmotnosti 1,6 milionu Sluncí se skrývá v centru galaxie GN-z11 pouhých 440 milionů let po velkém třesku, který nastal před 13,8 miliardy let a je pokládán za vznik vesmíru.

Překvapení v raném vesmíru

Pozorování, publikovaná ve vědecké databázi Arxiv, nejsou založena na snímku černé díry. Z jejího sevření neunikne žádné světlo, takže je neviditelná. Astronomové však zaznamenali výmluvné stopy jejího akrečního disku – halo plynu a prachu, které rychle víří kolem děsivého vesmírného propadliště.

James Webb Space Telescope may have found the oldest black hole in the universe https://t.co/LdIFyLcJFd pic.twitter.com/aT1cuSA012

— SPACE.com (@SPACEdotcom) December 19, 2023

Astronomové objevili černou díru poté co, naskenovali oblast galaxie dvěma infračervenými kamerami — Mid-Infrared Instrument (MIRI) a Near Infrared Camera — a použili vestavěné spektrografy kamer k rozkladu světla.

Rozkladem záblesků z nejranějších let vesmíru našli neočekávaný skok mezi frekvencemi obsaženými ve světle – klíčový znak toho, že horký materiál kolem černé díry vyzařoval stopy světla napříč vesmírem.

Snímek galaxie GN-z11 z Hubbleova vesmírného dalekohledu (na vloženém obrázku). Zachytil galaxii před 13,4 miliardy let, jen 400 milionů let po velkém třesku. | zdroj: Kredit-HST/NASA

Hmotnost černé díry je příliš velká na to, v jak mladém vesmíru byla objevena. Astronomové jsou ohromeni tím, jak mohla během tak krátkého časového úseku od velkého třesku vyrůst.

Profesor Roberto Maiolino, astrofyzik z Univerzity v Cambridge, který vedl pozorování, k tomu v magazínu Space říká:

„Tato černá díra je pozoruhodná a překvapivá. Překvapení spočívá v tom, že je na svůj věk příliš hmotná. Z toho je patrné, že černé díry v raném vesmíru nemohly růst tiše a jemně jako černé díry v místním (současném) vesmíru. Musely projít nějakým zvláštním zrodem nebo nějakým zvláštním růstem, případně obojím.“

Astronomové se domnívají, že nejstarší černé díry by mohly pomoci rozluštit záhadu, jak nynější černé díry v centru galaxií, jakou je třeba naše Mléčná dráha, dosáhly miliardkrát větší hmotnosti než Slunce.

Až donedávna předpokládali, že se rodily kolapsem obřích hvězd a rostly jako sněhová koule, a to postupným slučováním i pohlcováním hvězd a dalších objektů. Scénář sněhové koule však nemůže vysvětlit epické rozměry současných supermasivních černých děr.

Nejnovější pozorování galaxie GN-z11 posouvají původ této záhady zpět do dětství černých děr a naznačují, že se buď narodily velké, nebo se velmi rychle nafoukly už ve svých počátcích.

Teorie převrácená naruby

Jedno z vysvětlení, známé jako scénář těžkých semen, předpokládá, že raná generace černých děr vznikla přímým zhroucením obrovských mračen plynu, nikoli z vyhořelých hvězd, které se na konci svého života zhroutily pod vlastní gravitací.

Další možností je, že celistvé hvězdokupy a černé díry se v raném vesmíru velmi rychle spojovaly.

Třetí, spekulativnější hypotézu představuje existence prvotních černých děr, které vznikly během kosmické inflace – v období zlomků sekundy po velkém třesku, kdy se vesmír rozpínal rychleji než světlo.

Prvotní černé díry vetkané od samého počátku do struktury vesmíru by převrátily naruby předpokládané pořadí, podle kterého nejprve vznikly galaxie a teprve poté v nich začaly růst černé díry.