JWST detekoval tři supermasivní černé díry v jedné galaxii

Tento obrázek generovaný umělou inteligencí ukazuje tři supermasivní černé díry (nejsou v měřítku) nalezené v galaxii jen asi 1,2 miliardy let po Velkém třesku. Je to důkaz, že fúze hrály důležitou roli v růstu galaxií před miliardami let.

Povaha supermasivních černých děr (SMBH) je žhavým tématem ve vesmírné vědě. Zdá se, že všechny velké galaxie, jako je ta naše, hostí SMBH ve svých centrech. Ale jak tyto obří objekty narostly tak hmotné, není jasné. Stejně tak není jasný jejich původ, ačkoliv většina vědců souhlasí s tím, že fúze rozhodně hrají roli.

Nový objev posiluje myšlenku, že fúze stojí za vývojem a růstem SMBH. Astronomové pracující s JWST objevili tři aktivní akreční černé díry v jedné galaxii. Žádná galaxie s trojicí černých děr nebyla dosud pozorována, ačkoliv byly pozorovány případy tří interagujících galaxií s SMBH.

Objev je prezentován v novém výzkumu v oblasti astronomie a astrofyziky s názvem „BlackTHUNDER: Důkazy o třech masivních černých dírách v galaxii s rudým posuvem z ~ 5“. Vedoucí autorkou je Hannah Üblerová z Institutu Maxe Plancka pro mimozemskou fyziku. Termín BlackTHUNDER označuje pozorovací program JWST s názvem „Černé díry v raném vesmíru a jejich hustém okolí“.

Dotyčná galaxie se jmenuje J0148-4214 a je vzdálená více než 12,5 miliardy světelných let. JWST ji pozoroval tak, jak vypadala asi 1,2 miliardy let po Velkém třesku. Program BlackTHUNDER byl zaměřen na pozorování takto starých černých děr a JWST použil svůj integrovaný spektrograf NIRSpec k detekci tří aktivních akrečních černých děr.

Mají hmotnosti 80 milionů, 0,6 milionu a 2 miliony ekvivalentů Slunce. První dvě jsou si nejblíže, zatímco třetí je vzdálenější. „Data z JWST nám umožnila nejen identifikovat tři černé díry, ale také odhadnout jejich hmotnosti, rychlosti akrece a hvězdnou hmotnost galaxie,“ řekl Giovanni Mazzolari, druhý autor studie a výzkumník z MPE. „Zjistili jsme celkovou hvězdnou hmotnost galaxie přibližně 1,3 miliardy Sluncí a černé díry představují významný zlomek této hmotnosti.“

„Toto je první důkaz existence tří aktivních černých děr v jedné galaxii ve vzdáleném vesmíru,“ řekla hlavní autorka studie Üblerová z MPE. Dvě ze tří černých děr se nacházejí ve středu galaxie, jen asi 620 světelných let od sebe. Třetí se nachází ve vnější oblasti galaxie, asi 5500 světelných let od středu. „Naznačuje to, že procesy v raném vesmíru účinně sbližovaly masivní černé díry, což připravilo půdu pro fúze masivních černých děr, které očekáváme detekovat pomocí budoucích observatoří gravitačních vln,“ řekla Üblerová.

V této práci vědci pomocí JWST objevili tři oblasti širokých čar (BLR). Jsou to oblasti, kde se vodík rychle pohybuje. Kvůli rychlému pohybu vodíku Dopplerův jev rozšiřuje nebo roztahuje emisní čáry vodíku-alfa (H-alfa). BLR může existovat pouze tam, kde se vodík rychle pohybuje, včetně aktivních akrečních černých děr, ale také objektů, jako jsou supernovy, rázové vlny a hvězdné větry z hmotných hvězd. Ze samotné čáry H-alfa je těžké to rozeznat.

Pozorování JWST také ukazují, že linie OIII (dvakrát ionizovaného kyslíku) je úzká. Kombinace širokých emisních čar H-alfa a úzkých emisních čar OIII je otiskem aktivního galaktického jevu a eliminuje další potenciální zdroje emisí. Díky tomu vědci vědí, že to, co vidí, jsou černé díry, a ne něco jiného, jako je supernova nebo oblast vzniku hvězd.

Zdroj: https://www.universetoday.com/articles/another-first-for-the-jwst-it-detects-three-supermassive-black-holes-in-the-same-galaxy

autor: František Martinek