Dva kvasary z raného vesmíru poskytují vodítka ke galaktické evoluci

Jedním z největších úspěchů vesmírného dalekohledu Jamese Webba (JWST) je způsob, jakým umožnil vědcům zkoumat galaxie, které existovaly v době, kdy byl vesmír velmi mladý. To byl jeden z hlavních cílů, které ovlivnily návrh Webbova teleskopu, jehož úkolem je poskytnout snímky nejranějších galaxií s vysokým rozlišením, což by astronomům a kosmologům umožnilo lépe pochopit, jak se v čase vyvíjely. S tím souvisí studium raných masivních černých děr, které se od té doby vyvinuly v supermasivní černé díry (supermassive black holes – SMBH), jež se dnes nacházejí v centrech galaxií.

K překvapení vědců Webbova pozorování odhalila populaci galaxií a černých děr, které se zdály být výrazně větší, než dříve předpovídaly kosmologické modely. To vedlo k novým teoriím o tom, jak se galaxie a masivní černé díry mohly tak rychle formovat během raného vesmíru. V nedávné studii mezinárodní tým vědců zkoumal dvě galaxie s masivními černými dírami v jejich centrech, které existovaly před 12,9 miliardami let (více než 1 miliarda let po Velkém třesku). Studie nabízí nové poznatky o tom, jak tito gravitační obři formovali vývoj raných galaxií.

Od 50. let 20. století začali vědci s řadou objevů, které je vedly k poznání, že masivní galaxie obsahují ve svých centrech masivní černé díry (SMBH). Toto zjištění bylo poprvé naznačeno objevem jasných rádiových zdrojů ve vesmíru, které byly pojmenovány „kvazi-hvězdné objekty“ (zkráceně kvasary). Další pozorování těchto objektů odhalila, že se ve skutečnosti jedná o obzvláště jasné centrální oblasti galaxií, což vedlo k termínu Aktivní galaktická jádra (Active Galactic Nuclei – AGN). Od 70. let 20. století vědci zjistili, že v centru AGN se nacházejí extrémně kompaktní objekty, kterými jsou černé díry o hmotnosti mezi sto tisíci až několika stovkami miliard Sluncí.

Studiem kvasarů mohou astronomové identifikovat vzdálené galaxie a dozvědět se více o tom, jak se jejich tvary a chování v průběhu času vyvíjely. Pozorování těch, které se nacházejí v blízkosti naší Galaxie, ukázala silnou souvislost mezi hmotností galaxie a její centrální černou dírou, což naznačuje, že se vyvíjejí v tandemu (neboli v koevoluci). Navzdory všemu, co jsme se dozvěděli o galaxiích a jejich SMBH, stále existují nevyřešené otázky týkající se vztahu mezi nimi a toho, jak k jejich vzniku došlo. Proto astronomové dychtivě pozorují galaxie tak, jak existovaly v raném vesmíru (méně než 1 miliardu let po Velkém třesku).

Tým se ve své studii zaměřil na kvasary J2236+0032 a J1512+442, dva z nejvzdálenějších známých kvasarů, které původně identifikoval japonský dalekohled Subaru na Havaji v rámci strategického programu Hyper Suprime-Cam Subaru (HSC-SSP). Od té doby byly během roku provozu JWST podrobeny následným pozorováním pomocí spektrografu pro oblast blízkého infračerveného záření (NIRSpec). Data odhalila, že mateřské galaxie již před asi 12,9 miliardami let dosáhly hmotnosti přibližně 40 až 60 miliard Sluncí, což je extrémně rychlý růst vzhledem k tomu, že vesmír byl starý pouhých 800 milionů let.

To bylo překvapivé, protože předchozí výzkum ukázal, že SMBH potlačují růst hostitelských galaxií tím, že zastavují tvorbu hvězd, což je proces známý jako „zhasínání“. Věřilo se, že právě to způsobilo, že galaxie, které zažívají intenzivní tempo tvorby hvězd, tzv. „starburst“, přešly do „klidového“ stavu. „Bylo naprosto neočekávané najít ve vesmíru takové zralé galaxie méně než miliardu let po Velkém třesku,“ uvedl Masafusa Onoue v tiskové zprávě IMPU (Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe). „Ještě pozoruhodnější je, že tyto ‚umírající‘ galaxie stále hostí aktivní supermasivní černé díry.“

Tato zjištění jsou obzvláště významná, protože ukazují roli, kterou hrály SMBH v evoluci nejrychleji rostoucích galaxií, které existovaly v raném vesmíru. Nabízejí také vhled do historie růstu galaxií, což by mohlo osvětlit některé další záhady v našich současných kosmologických modelech, jako je temná hmota a temná energie. Tým bude do budoucna pokračovat v analýze dat z JWST a doufá, že provede další pozorování, aby se dozvěděl více o dynamice SMBH a jejich hostitelských galaxií v raném vesmíru.

Zdroj: https://www.universetoday.com/articles/two-quasars-from-the-early-universe-provide-clues-about-galactic-evolution a https://www.ipmu.jp/en/20250918-JWST

autor: František Martinek