10763 Jediná Charlie Wood

[ Ezoterika ] 2025-09-17

Vesmírný dalekohled Jamese Webba objevil v raném vesmíru osamělou černou díru, která je hmotná jako 50 milionů Sluncí. Jedná se o významný objev, který mate teorie o mladém vesmíru. Černá díra, která se nepodobá žádné dosud pozorované, byla objevena v raném vesmíru. Je obrovská a zdá se, že je v podstatě sama o sobě, kolem ní krouží jen málo hvězd. Objekt, který může představovat zcela novou třídu obrovských "nahých" černých děr, převrací učebnicové chápání mladého vesmíru. "To je zcela mimo měřítko," řekl Roberto Maiolino, astrofyzik z University of Cambridge, který pomohl odhalit povahu objektu v preprintu zveřejněném 29. Srpna. "Je to strašně vzrušující. Je to velmi informativní. " "Posouvá to hranice toho, co si myslíme, že by mohla být pravda, co si myslíme, že by se mohlo stát," řekl Dale Kocevski, astronom z Colby College, který se na novém výzkumu nepodílel. Astronomové pozorovali holou černou díru pomocí vesmírného dalekohledu Jamese Webba (JWST) - mega-přístroje postaveného NASA a jejími partnery, aby částečně odhalil, jak se galaxie formovaly během první miliardy let vesmíru. Tato nová černá díra, která je váží asi 50 milionů Sluncí a je označována jako QSO1, je v rozporu se starým, provizorním popisem procesu formování galaxií, který nezačal černými dírami. Předpokládalo se, že černé díry vznikly až poté, co se hvězdy v galaxii gravitačně zhroutily do černých děr, které se pak spojily a zvětšily. Maiolino a jeho kolegové však popsali osamělého leviatana bez mateřské galaxie v dohledu. Otázkou nyní je, jak tato černá díra vznikla. . .

Nejzajímavější - a nejkontroverznější - možnost se datuje k návrhu britského fyzika Stephena Hawkinga z roku 1971: že černé díry vznikly v prvotní polévce samotného Velkého třesku. V takovém případě by objekt seděl ve tmě od prvních okamžiků vesmíru a čekal na hvězdy a galaxie, které by ho osvětlily. QSO1 je jedním ze stovek podobně vypadajících objektů přezdívaných "malé červené tečky", které JWST zaznamenal během prvních několika let svého nahlížení do nejhlubších zákoutí času. Astrofyzici zatím nemohou říci, zda jsou všechny tyto tečky černé díry nebo ne, a obecně jsou stále zmateni chaotickým dětstvím vesmíru. Ale snímky z dalekohledu naznačují hlučný mladý vesmír, který zformoval velké černé díry a galaxie jak společně, tak nezávisle, nebo možná dokonce vesmír, kde černé díry byly mezi prvními existujícími velkými strukturami: tmavé tapiokové bubliny v jinak hladce promíchaném kosmickém čaji. QSO1 a zbytek malých červených teček "nám říkají, že nic nevíme," řekl John Regan, teoretik z Maynooth University v Irsku. "Bylo to opravdu vzrušující a pro tento obor velmi elektrizující. "

Světle červené tečky
Lukas Furtak, astronom z Ben-Gurionovy univerzity v Izraeli, věděl, že QSO1 je mimořádné v okamžiku, kdy ho uviděl - nebo v okamžiku, kdy viděl jeho tři odrazy skrývající se mezi shlukem skvrnitých bílých galaxií na snímku pořízeném JWST v roce 2023. "Je to něco, co se okamžitě objeví," řekl Furtak přes Zoom a klikl na tři téměř nepostřehnutelné červené skvrny. "Tady jsou tři zdroje červeného bodu, tady, tady nahoře. " Na snímku náhodné umístění galaxií a temné hmoty ohnulo světelné paprsky putující od objektů v pozadí stejně jako skleněná čočka. Tato "gravitační čočka" odhaluje objekty hlouběji v raném vesmíru, než by jinak dalekohled mohl pozorovat. Objektiv zvětšuje a roztahuje věci za sebou, někdy vytváří více obrazů. Furtak mapoval banánovité skvrny galaxií, které čočka promítla na více míst, když si všiml tří červených teček QSO1. Tečky upoutaly jeho pozornost, protože nevykazují žádné známky natažení. Věděl, že jediná věc, která vypadá jako malý, kulatý hrot i po natažení, je ještě menší, kulatější hrot. Tohle není žádná galaxie, usoudil. Musí to být černá díra, koncentrace hmoty tak hustá, že její gravitace kolem ní vytváří nevyhnutelnou zónu prostoru. Během následujících šesti měsíců Furtak a jeho spolupracovníci nařídili JWST, aby zíral na každou ze tří červených teček po dobu 40 hodin, aby provedl sčítání barev světla vycházejícího z objektu, známého jako spektrum. Tato studie (A high Black Hole to host Mass Ratio in a lensed AGN in the Early Universe) dospěla k závěru, že QSO1 je velmi pravděpodobně zářící černá díra o hmotnosti desítek milionů Sluncí v rozpětí maximálně 100 světelných let v průměru, jak vypadala, když byl vesmír starý pouhých 750 milionů let. (Dnes se stáří vesmíru blíží 14 miliardám let. )

QSO1 byla jedna z prvních nalezených malých červených teček. V současné době jich je přes 300 a už dva roky se vede vášnivá debata o jejich povaze. Mají některé klasické vlastnosti zářících černých děr, ale ne jiné. A odhady jejich hmotností byly (až dosud) poněkud nepřímé. V důsledku toho někteří astrofyzici tvrdí - stejně jako jedna skupina v analýze více než 100 malých červených teček v srpnu - že tyto objekty jsou ve skutečnosti jen podivně vypadající galaxie bez černých děr. "Obor je jimi posedlý," řekl Kocevski. "Velmi zřídka najdete věci, které nedokážete vysvětlit. "

Přiblížení
V prosinci 2024 Maiolino spolu s Hannah Üblerovou, nyní působící v Institutu Maxe Plancka pro mimozemskou fyziku, a dalšími spolupracovníky trénovali JWST na QSO1 dalších 10 hodin. Přibližovali tečku, dokud se nerozložila na pixelovou skvrnu, a měřili specifické barvy vycházející z každého pixelu. Z těchto spekter vypočítali rychlost, jakou se látka zářící v každém pixelu pohybovala směrem k nám nebo od nás. Vědci zjistili, že jasný materiál - pravděpodobně horký plyn - víří kolem v zuřivém víru, který podporuje předběžná zjištění Furtaku. Jejich bližší pohled, podrobně popsaný ve dvojici preprintů zveřejněných v květnu a srpnu, definitivně odhalil identitu QSO1. Jedním z vodítek byla jeho hmotnost. Rekonstrukcí víru členové týmu přímo změřili hmotnost objektu, kolem kterého obíhá: je 50 milionkrát hmotnější než naše Slunce. To se shodovalo s tím, co zjistil Furtak a jeho spolupracovníci. (Tento výsledek sám o sobě znamená velký krok vpřed: naznačuje, že jednodušší nepřímé měření hmotnosti založené na spektru celého objektu funguje pro mladé černé díry, což bylo předmětem sporu. )


Navíc skupina nenalezla žádné důkazy o hvězdné galaxii kolem QSO1. Plyn obíhá kolem centrálního pixelu stejně jako Země obíhá kolem Slunce - což naznačuje, že hmota je napěchována do jednoho bodu. Členové týmu odhadují, že černá díra tvoří nejméně dvě třetiny hmoty QSO1, přičemž zbývající třetina je plyn a možná jen hrstka hvězd. Regan, který se na výzkumu nepodílel, si myslí, že jsou konzervativní a že QSO1 by mohlo být až z 90 % černou dírou. "Nikdy předtím jsme nic takového neviděli," řekl. A konečně, spektra pixel po pixelu také odhalila, že plyn obíhající kolem černé díry je v podstatě čistý vodík, prvek, který se datuje až do doby Velkého třesku. Hvězdy září fúzí vodíku do těžších atomů, a když hvězdy explodují, rozptýlí tyto těžší prvky všude. QSO1 zdánlivě dosáhlo své současné podoby dříve, než žilo a zemřelo mnoho blízkých hvězd. "Nejpravděpodobnějším vysvětlením se zdá být, že černá díra vznikla před vznikem galaxie," říká Marta Volonteri, teoretička z Paris Institute of Astrophysics, která pomohla s novou analýzou QSO1.

Zahalené počátky
Hlavním úkolem astrofyziků nyní bude vyřešit, jak se QSO1 a jemu podobné zformovaly a jak se staly supermasivními černými dírami, které se dnes nachází v centrech hvězdných galaxií. Supermasivní černé díry, které mohou vážit až miliardy hmotností Slunce, mohou být viděny, jak ukotvují galaxie na konci první miliardy let existence vesmíru. Supermasivní černé díry trápily astrofyziky již dlouho. Vědí, že galaxie mohou vytvářet černé díry, když jejich velké hvězdy hoří a umírají. Tyto hvězdné mrtvoly se spojují a živí se plynem a prachem, čímž se zvětšují. Konvenční verze říká, že tento růst nakonec vyústí v jednu obří černou díru sedící ve středu galaxie. Problém je v tom, že všechno toto krmení a slučování vyžaduje čas a astrofyzici se snaží představit si, že se to děje dostatečně rychle, aby to vyústilo v supermasivní černé díry, které pozorujeme ve vesmíru za miliardu let. Teoretici proto strávili desítky let vymýšlením řady alternativních teorií o jejich vzniku.

Nyní QSO1, které nemá žádnou galaxii, o které by se dalo mluvit, ukazuje, že skutečně musí existovat jiná cesta. Jak by tedy mohl vesmír přímo vytvořit gigantické černé díry? Maiolinova skupina upřednostňuje Hawkingův návrh (Gravitationally Collapsed Objects of Very Low Mass). Velký třesk vytvořil mladý vesmír, který byl na některých místech hustší než na jiných. Dostatečná hustota by se mohla zhroutit přímo do černé díry, která by se pak zvětšila pohlcením veškeré hmoty kolem sebe. Po stovkách milionů let by některé z těchto "primordiálních" černých děr mohly dosáhnout gigantických rozměrů - vypadat podobně jako QSO1. "Je to nejpravděpodobnější vysvětlení, které vidím," řekl Volonteri. "Ale jsem si jistý, že v příštích šesti měsících přijde tisíc lidí s jinými teoriemi. " Nebudou muset čekat šest měsíců. Ještě před objevem QSO1 publikoval Priyamvada Natarajan, teoretický astrofyzik na Yaleově univerzitě, a jeho spolupracovníci dvě neprimordiální teorie, které by mohly vysvětlit původ QSO1

První teorie předpokládá, že Velký třesk vytvořil husté skvrny, které se nezhroutily okamžitě. Místo toho se vyvinuly do oblaků plynu v průběhu stovek tisíc let. Zbytkové záření z Velkého třesku zabránilo těmto oblakům v chladnutí a rozpadu na hvězdy, což jim umožnilo stát se dostatečně hmotnými na to, aby se zhroutily přímo do černých děr. V článku zveřejněném v červnu vědci pod vedením Wenzera Qina z New York University nazvali tyto o něco později kvetoucí obry "ne zcela primordiálními" černými dírami. Nebo možná QSO1 přece jen pochází z galaxie - takové, která se rychle vytvořila, vytvořila velkou černou díru a zmizela. V roce 2014 Natarajan a Tal Alexander z Weizmannova institutu věd v Izraeli popsali scénář (Rapid growth of seed black holes in the early universe by supra-exponenciální akrecí), kde se jedna hvězda ve zvláště hvězdné oblasti zhroutí do velké černé díry, která se pak přibližuje jako Pac-Man, vysává plyn a nafukuje se do obrovských rozměrů. Ostatní rané hvězdy pak rychle zhasnou a zanechají obří černou díru jejímu osudu.

Žádný z těchto příběhů o původu se k QSO1 nevejde, i když každý z nich je možný. Jediný scénář, který je v podstatě vyloučen, je učebnicový scénář o kolapsu, splynutí a krmení hvězd obíhajícím kolem disku plynu. QSO1 není první nekonvenční černou dírou pozorovanou JWST, i když je tou nejbarší. Další pozoruhodný nález se nachází v galaxii zvané UHZ1, která vznikla méně než půl miliardy let po velkém třesku. Kombinací pozorování JWST s rentgenovým zářením shromážděným z objektu rentgenovou observatoří Chandra v roce 2022 Natarajan a jeho spolupracovníci určili, že UHZ1 je také více černou dírou než okolní galaxie. Tyto a hrstka dalších vlastností vedly skupinu k závěru, že černá díra v UHZ1 se zrodila, když oblak plynu z velké části přeskočil hvězdný stupeň a zhroutil se přímo - teorie, která by také mohla fungovat pro QSO1. Výzvou - a vzrušením - pro astronomy je to, že se poprvé setkávají s novou érou kosmické historie a ukazuje se, že je těžké se v této scéně vyznat. Regan přirovnává situaci k vývoji celé teorie lidstva založené na dospělých a teenagerech - dospívajících a dospělých galaxiích, které jsme mohli vidět před vypuštěním JWST. Pozorování malých červených teček je nyní ekvivalentem objevování batolat, chaotických nových entit, které je pro vědce obtížné interpretovat na základě toho, co viděli dříve. "Je to jiná atmosféra," řekl. "Pobíhají kolem jako šílenci. "
Poznámka redakce: Priyamvada Natarajan je členkou vědeckého poradního sboru časopisu Quanta. Poskytla rozhovor pro tento příběh, ale jinak se na jeho produkci nepodílela.

Zdroj: https://www.bibliotecapleyades.net/universo/esp_agujero_negro139.htm
Zpět