Objev nejvzdálenější černé díry

Uviděli ji díky tomu, že „nasává“ okolní prach a plyn, ten se ohřeje a pak velice jasně září. Černá díra, která by mohla poskytnout informace o raném vývoji vesmíru, leží v centru kvasaru a je jeho jakýmsi „motorem". Na obrázku je představa vědců, jak černá díra v centru kvasaru pohlcuje okolní plyn a prach. Kredit: NASA/Aurore Simonnet, Sonoma státní univerzita)

Tato rekordmanka mezi černými dírami byla nalezena v rámci nového programu průzkumu vzdálených kvasarů CFHQS (Canada-France High-z Quasar Survey), který používá kameru MegaCam na 3,6m dalekohledu CFHT (Canada-France-Hawaii Telescope, Mauna Kea, Havaj).

Soubor dat z kamery MegaCam obsahuje více než 10 miliónů obyčejných hvězd a galaxií a mezi nimi astronomové rozeznali 4 vzdálené kvasary. Nejvzdálenější kvasar nese označení CFHQS J2329-0301 - první část názvu představuje program CFHQS (Canada-France High-z Quasar Survey) a pak následují souřadnice, které určují jeho pozici na obloze v souhvězdí Ryb (Pisces).

Spektrum kvasaru pořizovali astronomové na 8m dalekohledu Gemini-South Telescope (ESO, Cerro Pachon, Chile). Emisní čáry ve spektru ukázaly, že kvasar má rudý posuv z = 6,43. Na snímku, pořízeném dalekohledem CFHT, je na rozdíl od „okolních“ hvězd a galaxií výrazně červený.
„Jakmile jsem uviděl ve spektru posuv emisních čár, hned jsem věděl, že objekt leží velmi daleko,“ řekl Dr. Chris Willott (University of Ottawa), který objev presentoval 7. června na každoroční konferenci Kanadské astronomické společnosti (CASCA 2007) v Kingstonu (Ontario, 5. – 8.6.2007).

Protože Velký třesk (Big Bang) nastal před 13,7 miliardami let, znamená to, že vidíme kvasar, který se „narodil“ necelou 1 miliardu let po Velkém třesku. Tento trik „cestování v čase“ dovoluje astronomům přímo pohlédnout do minulosti vesmíru – do jeho nejranějších počátků. Význam tohoto objevu spočívá ve skutečnosti, že se stále více přibližujeme k počátku vesmíru. Předchozí držitel rekordu SDSS J1148+5251, objevený v roce 2003 (Sloan Digital Sky Survey), je o 2 milióny sv.l. blíže.
„Je to opravdu vzrušující objev,“ říká Professor Michael Strauss (Sloan Survey a Princeton University). „Věděli jsme, že náš rekord bude překonán.“

Podle Dr. Johna Hutchingse (National Research Council Canada's Herzberg Institute of Astrophysics) to přináší několik problémů. V době pouhých 700 miliónů let po Velkém třesku neměly ještě galaxie existovat. Proto se buď musely tvořit dříve než předpokládáme nebo kvasary také slouží jako „zpětné zrcátko“ a jejich světlo obsahuje celou historii vesmíru, jak ji „sesbíraly“ během svého putování mezi galaxiemi. Světlo CFHQS J2329-0301 k nám na Zem „letělo“ téměř 13 miliard let.

Protože kvasar je velmi jasný, chtějí astronomové jeho světlo využít, aby zjistili vlastnosti mezihvězdného plynu v raném vesmíru - jestli většina atomů měla elektron „spojen“ s jádrem nebo jestli atomy byly ionizovány.

Podle současných teorií v období 380 000 až 400 miliónů let po Velkém třesku byl vesmír temný, protože nebyly žádné hvězdy ani galaxie a všechny atomy byly neutrální. Teprve pak nastává období reionizace vesmíru - vznikly první hvězdy a jejich pronikavé záření zanedlouho ionizovalo všudypřítomný vodík a hélium. Určení konce temného věku vesmíru je jedním z hlavních cílů současné kosmologie. Další pozorování nám řeknou, jestli plyn před tímto kvasarem ionizovaný byl nebo ne.

Dr. Alain Omont (Institutu d'Astrophysique de Paris, Universite Pierre et Marie Curie, CNRS) navrhuje k výzkumu reionizace vesmíru používat vedle kvasarů i první velmi hmotné galaxie, které ve vesmíru vznikaly. Poukázal také na to, že předchozí objev kvasaru SDSS J1148+5251 vedl astronomy k pokračování pozorování a to dalekohledy umístěnými nejen po celém světě ale i ve vesmíru.

Dalším problémem je hmotnost černé díry – asi 500 miliónů hmotností našeho Slunce. „Je záhadou, jak mohla být tak supermasivní černá díra nalezena v tak raném vesmíru. My se domníváme, že černé díry rostou velmi dlouho,“ řekl Hutchings.

Tým plánuje další pozorování kvasaru. „Zejména chceme dělat infračervená spektra, abychom zpřesnili rudý posuv,“ řekl Willott. Teprve potom uvidíme, co nám kvasar může říct o reionizaci a růstu prvních černých děr a galaxií."

Dr. Christian Veillet (ředitel CFHT) řekl: „Byly objeveny už čtyři kvasary s rudým posuvem nad 6 a v jejich průzkumu CFHQS se musí v dalších letech pokračovat. A také se ukazuje důležitost relativně skromného 3,6m dalekohledu CFHT.“
A ještě dodal: „Skutečně je to nejvzdálenější objekt. A nebudu překvapen, jestli se brzy objeví ještě něco dokonce vzdálenějšího. Vždyť jsme teprve uprostřed průzkumu, tak by něco ještě většího mělo přijít.“

Další obrázky a grafy: www.cfht.hawaii.edu/News/Quasars07

Zdroj: www.astronomy.com
Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí