Nedávný výzkum nabízí řešení dlouhotrvající kosmické záhady: nečekaně rychlého formování supermasivních černých děr v raném vesmíru. Data z Jamese Webba Space Telescope (JWST) ukázala, že tito obři existovali pouhých 500 milionů let po velkém třesku – mnohem dříve, než současné kosmologické modely předpovídají. Nová studie naznačuje, že tyto černé díry explozivně rostly v obdobích “super-heddingtonské akrece”, v podstatě kosmické hostiny.
Problém raných černých děr
Standardní model tvorby černých děr naznačuje, že rostou miliardy let díky slučování a postupné absorpci hmoty. Pozorování JWST však ukázala existenci supermasivních černých děr v době, kdy byl vesmír jen zlomkem svého současného věku, což podle tradiční teorie znemožňovalo načasování jejich vývoje. Tento rozpor – existence masivních černých děr příliš brzy v kosmické historii – vyžadoval nové vysvětlení.
Řešení: SuperHeddington Accretion
Výzkumníci z Maynooth University použili špičkové počítačové simulace, aby ukázali, jak by rané černé díry mohly obejít normální růstové limity. Raný vesmír se vyznačoval chaotickými hustými oblaky plynu. Za těchto podmínek by menší černé díry mohly nakrátko překročit „Eddingtonův limit“ – maximální rychlost, kterou může černá díra spotřebovávat hmotu, aniž by ji zastavil tlak záření.
“Pomocí špičkových počítačových simulací jsme objevili, že černé díry první generace… rostly neuvěřitelně rychle a zvětšily se na desetitisíckrát větší než naše Slunce.” – Daxal Mehta, Maynooth University.
Tento rychlý růst, nazývaný „super-Eddingtonovská akrece“, umožnil raným černým dírám rychle akumulovat hmotu až do velikosti desítek tisíc slunečních hmot. Přestože ještě nebyly supermasivní, poskytlo jim to rozhodující výhodu pro následné sloučení, které nakonec vytvořilo obry v centrech dnes pozorovaných galaxií.
Důsledky pro modely “semen” černých děr
Dříve převládala hypotéza, že pouze „těžká semena“ – černé díry narozené s již tak významnou hmotou – mohou růst dostatečně rychle, aby vysvětlila data JWST. Nový výzkum ukazuje, že i standardní hvězdné černé díry mohou za správných podmínek růst dostatečně rychle, aby vyvolaly vznik supermasivních černých děr.
Budoucnost výzkumu
K potvrzení této teorie budou potřeba nové pozorovací nástroje. Detektory gravitačních vln, jako je připravované pole Laser Interferometer Array (LISA), by mohly detekovat sloučení těchto rychle rostoucích raných černých děr a poskytnout přímý důkaz o navrhované hostině.
Závěrem lze říci, že objev, že rané černé díry mohly růst extrémní rychlostí v chaotických podmínkách mladého vesmíru, nabízí přesvědčivé vysvětlení jejich nečekané přítomnosti. Tento výzkum nejen vrhá světlo na formování supermasivních černých děr, ale také zdůrazňuje důležitost vysoce věrných simulací při odhalování záhad raného vesmíru.
