Webbův teleskop detekoval 3 miliony světelných let dlouhé vlákno galaxií v raném vesmíru

Galaxie jsou navlečeny podél vláken v obrovské kosmické síti, která také obsahuje obrovské dutiny. Pomocí vesmírného teleskopu Jamese Webba (JWST) astronomové objevili rané vlákno této struktury – dlouhé, úzké vlákno 10 galaxií, které existovaly pouhých 830 milionů let po Velkém třesku. Struktura dlouhá 3 miliony světelných let je ukotvena svítícím kvasarem s názvem J0305-3150. Stejný tým také zkoumal vlastnosti osmi kvasarů v raném vesmíru. Zjistil, že centrální černé díry galaxií, které existovaly méně než miliardu let po Velkém třesku, mají hmotnost od 600 milionů do 2 miliard slunečních hmotností.

Toto hluboké pole galaxií (viz obrázek níže) z Webbovy kamery Near-Infrared Camera (NIRCam) ukazuje uspořádání 10 vzdálených galaxií označených osmi bílými kroužky v diagonální, vláknité linii. Dva z kroužků obsahují více než jednu galaxii. Toto 3 miliony světelných let dlouhé vlákno je ukotveno velmi vzdáleným a světelným kvasarem. Tento kvasar s názvem J0305-3150 se objevuje uprostřed shluku tří kruhů na pravé straně snímku.

„Překvapilo mě, jak dlouhé a jak úzké toto vlákno je,“ řekl Xiaohui Fan, astronom z University of Arizona v Tucsonu. „Čekal jsem, že něco najdu, ale nečekal jsem tak dlouhou, zřetelně tenkou strukturu.“

„Toto je jedna z prvních vláknitých struktur, které lidé kdy našli spojenou se vzdáleným kvasarem,“ dodal Feige Wang, rovněž z University of Arizona v Tucsonu. Objev byl učiněn v rámci projektu ASPIRE, jehož hlavním cílem je studium kosmického prostředí nejstarších černých děr. Celkem bude ASPIRE pozorovat 25 kvasarů, které existovaly během první miliardy let po Velkém třesku, v době známé jako epocha reionizace.

„Poslední dvě dekády kosmologického výzkumu nám poskytly důkladné pochopení toho, jak se tvoří a vyvíjí vesmírná síť,“ řekl Joseph Hennawi, astronom z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře. „ASPIRE si klade za cíl pochopit, jak začlenit vznik nejstarších masivních černých děr do našeho současného příběhu o formování kosmické struktury.“

Ve svém výzkumu astronomové také analyzovali vlastnosti osmi kvasarů v raném vesmíru. Potvrdili, že centrální černé díry, které existovaly méně než miliardu let po Velkém třesku, dosahují hmotnosti 600 milionů až 2 miliardkrát větší než naše Slunce.

„Aby se tyto supermasivní černé díry vytvořily v tak krátké době, musí být splněna dvě kritéria,“ řekl Feige Wang. „Nejprve musíte začít růst z masivní černé díry. Zadruhé, i když toto semeno začíná s hmotností ekvivalentní tisíci Sluncí, stále potřebuje nahromadit milionkrát více hmoty maximální možnou rychlostí po celou dobu svého života.“

„Tato bezprecedentní pozorování poskytují důležitá vodítka o tom, jak černé díry vznikají,“ dodal Jinyi Yang, rovněž z University of Arizona v Tucsonu. „Zjistili jsme, že tyto černé díry se nacházejí v masivních mladých galaxiích, které poskytují zásobárnu paliva pro jejich růst.“

Webbův teleskop také poskytl dosud nejlepší důkaz o tom, jak rané supermasivní černé díry potenciálně regulují vznik hvězd v jejich galaxiích. Zatímco supermasivní černé díry nabírají hmotu, může u nich také docházet k ohromnému odlivu materiálu. Tyto větry mohou v galaktickém měřítku zasahovat daleko za samotnou černou díru a mohou mít významný vliv na vznik hvězd.

„Silné větry z černých děr mohou potlačit tvorbu hvězd v hostitelské galaxii,“ řekl Jinyi Yang. „Takové větry byly pozorovány v blízkém vesmíru, ale nikdy nebyly přímo pozorovány v epoše reionizace. Měřítko větru souvisí se strukturou kvasaru. V pozorováních Webbova teleskopu vidíme, že takové větry existovaly již v raném vesmíru.“

Zjištění se objevují ve dvou článcích ve vydání Astrophysical Journal Letters z 29. června 2023.

Zdroj: https://www.sci.news/astronomy/webb-galaxy-filament-early-universe-12066.html a https://scitechdaily.com/webb-space-telescope-illuminates-earliest-strands-of-the-cosmic-web/?expand_article=1

autor: František Martinek