Poprvé spatřeny dvě kolosální černé díry srážející se ve vesmírném svitu

Právě jsme se dočkali konkrétního potvrzení, že se galaxie mohly srážet a růst v raném vesmíru. Vědci konečně zachytili dva planoucí kvazary – galaxie poháněné supermasivními černými dírami – při samotném procesu slučování v kosmickém svitu pouhých 900 milionů let po velkém třesku.

Jedná se o první kolidující pár kvazarů, který jsme v tomto období objevili. Toto období intenzivního formování vesmíru po Velkém třesku by mělo být plné splývajících galaxií, ale předchozí pátrání odhalilo pouze osamělé galaxie.

Astronomové si oddechli a jsou potěšeni, že se jim konečně podařilo jednu takovou najít. Detekce, která by mohla pomoci odhalit další galaktické srážky v období kosmického úsvitu, když nyní máme příklad, který nám ukazuje, co máme hledat.

„Existence splývajících kvasarů v epoše reionizace se očekávala již dlouho,“ vysvětluje astronom Yoshiki Matsuoka z Ehime University v Japonsku. „Nyní byla poprvé potvrzena.“

Kvasary patří mezi nejjasnější objekty ve vesmíru. Jsou to galaxie, v nichž se supermasivní černá díra živí obrovskou rychlostí: obklopuje ji gargantuovský oblak prachu a plynu, z něhož černá díra v něm pozitivně hltá. Tento proces produkuje obrovské množství planoucího světla z třecích a gravitačních sil působících na mračno, což způsobuje jeho záři.

Vědci se domnívají, že kvazary mohou vznikat při splynutí dvou galaxií, což je proces, jehož výsledkem je vyšší koncentrace materiálu v galaktickém centru. A v novějším vesmíru jsme zaznamenali mnoho důkazů o minulých a probíhajících splynutích, včetně galaktických center se dvěma nebo více supermasivními černými dírami na pomalém spirálovitém kolizním kurzu.

Z tohoto důvodu a také proto, že jsme v raném vesmíru nalezli velké množství kvazarů (částečně proto, že jsou jasnější, a tudíž lépe viditelné), očekávají kosmologové vysokou míru slučování galaxií během kosmického úsvitu.

To by nám zase pomohlo pochopit období raného vesmíru známé jako epocha reionizace, kdy silné světlo ionizovalo mlhavý neutrální vodík, způsobilo jeho projasnění a umožnilo světlu volně proudit. Skutečné nalezení těchto fúzí se však ukázalo jako nesmírně složité. Ve skutečnosti šlo o zcela náhodný objev. Matsuoka a jeho kolegové se probírali daty získanými pomocí teleskopu Subaru, když zjistili něco neobvyklého.

„Při prověřování snímků kandidátů na kvazar jsem si všiml dvou podobných a extrémně červených zdrojů vedle sebe,“ říká Matsuoka. „Objev byl čistě náhodný.“ Dvojice červených skvrn vedle sebe může být cokoli. Například světlo jediného objektu může být rozděleno a zdvojeno gravitační deformací časoprostoru mezi zdrojem a pozorovatelem, což způsobí, že jeden objekt vypadá jako dva nebo více.

Vědci proto provedli následná pozorování pomocí teleskopů Subaru a Gemini North a také pomocí soustavy ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array). Tato pozorování odhalila, že objekty jsou nejen skutečné a velmi vzdálené, ale že se nacházejí přímo vedle sebe, odděleny mezerou pouhých 40 000 světelných let.

Tým rovněž zjistil, že značná část světla vyzařovaného galaxiemi pochází z tvorby hvězd a že je spojuje plynový most, což prozrazuje, že se obě galaxie vzájemně ovlivňují, a že jsou v procesu splynutí. Zdá se také, že každá z nich hostí supermasivní černou díru, jejíž hmotnost je asi 100 milionkrát větší než hmotnost Slunce. To je na raný vesmír obrovská hmotnost, i centrální černá díra Mléčné dráhy má jen 4,3 milionu hmotností Slunce.

Jde o velkolepý objev, který je příslibem dalších podobných objevů v budoucnosti. Mezitím vědci pracují na analýze pozorování ALMA, aby mohli charakterizovat prach a plyn, který obě galaxie obklopuje. Zjištění budou publikována v samostatném článku.

Autor: Lukáš Drahozal

Zdroj: iopscience.iop.org, davidson.weizmann.ac.il, noirlab.edu