Medzi astronómami a kozmológmi je všeobecne známe, že čím ďalej sa pozriete do vesmíru, tým viac sa budete vracať v čase, ktorý vidíte. A čím bližší astronómovia sú schopní vidieť Veľký tresk, ktorý sa uskutočnil pred 13,8 miliardami rokov, tým zaujímavejšie sa objavy objavujú. Práve tieto nálezy nás učia najviac o najskorších obdobiach vesmíru a jeho následnom vývoji.
Napríklad vedci používajúci prieskumník infračerveného prieskumu Wide-Field Infrared Survey Explorer (WISE) a Magellan Telescopes nedávno pozorovali najskoršie Supermassive Black Hole (SMBH). Podľa štúdie prieskumného tímu je táto čierna diera zhruba 800 miliónov krát väčšia ako naše Slnko a nachádza sa viac ako 13 miliárd svetelných rokov od Zeme. Vďaka tomu je doteraz najdlhší a najmladší, SMBH.
Štúdia s názvom „Čierna diera s hmotnosťou 800 miliónov slnečných hmôt vo výrazne neutrálnom vesmíre pri redshift 7,5“ sa nedávno objavila v časopise. Nature. V čele s Eduardom Bañadosom, výskumníkom z Carnegie Institution for Science, sa v tíme nachádzali členovia NASA Jet Propulsion Laboratory, Max Planck Institute for Astronomy, Kavli Institute for Astronomy and Astrofhysics, Las Cumbres Observatory a niekoľko univerzít.
Rovnako ako u iných SMBH, aj tento konkrétny objav (označený ako J1342 + 0928) je kvasar, trieda super svetlých objektov, ktoré pozostávajú z čiernej diery, ktorá hromadí hmotu v strede masívnej galaxie. Objekt bol objavený v priebehu prieskumu vzdialených objektov, ktorý kombinoval infračervené údaje z misie WISE s pozemnými prieskumami. Tím potom nadviazal na údaje z dalekohľadov Magellanovho observatória Carnegie v Čile.
Ako vo všetkých vzdialených kozmologických objektoch, vzdialenosť J1342 + 0928 bola stanovená meraním jej červeného posunu. Meraním toho, do akej miery je vlnová dĺžka svetla objektu natiahnutá expanziou vesmíru skôr, ako sa dostane na Zem, sú astronómovia schopní určiť, ako ďaleko sa muselo dostať, aby sa sem dostalo. V tomto prípade bol kvázar redshift 7,54, čo znamená, že trvalo viac ako 13 miliárd rokov, kým sa jeho svetlo dostalo k nám.
Ako uviedla spoločnosť Xiaohui Fan z observatória Steward Observatory University of Arizona (a spoluautor štúdie) v tlačovej správe Carnegie:
„Vďaka tejto veľkej vzdialenosti sú také predmety pri pohľade zo Zeme veľmi slabé. Skoré kvázary sú tiež veľmi zriedkavé na oblohe. Bolo známe, že iba jeden kvasar existuje pri červenom posune väčšom ako pred siedmimi, napriek rozsiahlemu vyhľadávaniu. “
Vzhľadom na jeho vek a hmotnosť bol objav tohto kvasaru pre študijný tím prekvapením. Ako uviedol Daniel Stern, astrofyzik z laboratória Jet Propulsion Laboratory v NASA a spoluautor štúdie, „táto čierna diera rástla oveľa ďalej, ako sme očakávali, len za 690 miliónov rokov po Veľkom tresku, čo je výzvou pre naše teórie o tom, ako sa tvoria čierne diery. “
Tento kvázar v podstate existoval v čase, keď sa vesmír len začínal vynárať z toho, čo kozmológovia nazývajú temným obdobím. Počas tohto obdobia, ktoré začalo zhruba 380 000 rokov až 150 miliónov rokov po Veľkom tresku, väčšina fotónov vo vesmíre interagovala s elektrónmi a protónmi. Výsledkom je, že žiarenie tohto obdobia nie je možné zistiť pomocou našich súčasných nástrojov - odtiaľ názov.
Vesmír zostal v tomto stave bez akýchkoľvek svetelných zdrojov, až gravitácia kondenzovala hmotu do prvých hviezd a galaxií. Toto obdobie je známe ako „reinozačná epocha“, ktorá trvala 150 miliónov až 1 miliardu rokov po Veľkom tresku a bola charakterizovaná tvorbou prvých hviezd, galaxií a kvasarov. Je to tak pomenované, pretože energia uvoľňovaná týmito starými galaxiami spôsobila vzrušenie a ionizáciu neutrálneho vodíka vo vesmíre.
Keď sa vesmír reionzoval, fotóny mohli voľne cestovať po vesmíre a vesmír sa oficiálne stal priehľadným pre svetlo. To je dôvod, prečo je objav tohto kvasaru tak zaujímavý. Ako tím poznamenal, veľká časť vodíka, ktorý ho obklopuje, je neutrálna, čo znamená, že to nie je len ten najvzdialenejší kvasar, aký kedy bol pozorovaný, ale je to tiež jediný príklad kvázaru, ktorý existoval pred reionizáciou Vesmíru.
Inými slovami, J1342 + 0928 existoval počas hlavného prechodného obdobia pre vesmír, čo sa stalo jednou z aktuálnych hraníc astrofyziky. Ako keby to nestačilo, tím bol tiež zmätený hmotou objektu. Aby sa čierna diera stala takou masívnou v tomto ranom období vesmíru, museli by existovať špeciálne podmienky, ktoré umožnia taký rýchly rast.
Tieto podmienky však zostávajú záhadou. Nech sa stane akýkoľvek prípad, zdá sa, že tento novo nájdený SMBH konzumuje hmotu v strede galaxie ohromujúcou rýchlosťou. Aj keď jej objav vyvolal veľa otázok, predpokladá sa, že rozmiestnenie budúcich ďalekohľadov odhalí viac o tomto kvasare a jeho kozmologickom období. Ako povedal Stern:
„S výstavbou niekoľkých zariadení novej generácie, ktoré sú ešte citlivejšie, môžeme v nasledujúcich rokoch očakávať veľa zaujímavých objavov vo veľmi ranom vesmíre.“
Medzi tieto misie budúcej generácie patrí misia Európskej vesmírnej agentúry (Euclid) a Širokouhlý infračervený prieskumný teleskop agentúry NASA (WFIRST). Zatiaľ čo Euclid bude študovať objekty umiestnené v minulosti 10 miliárd rokov s cieľom zmerať, ako temná energia ovplyvnila kozmický vývoj, WFIRST uskutoční prieskumy blízkeho infračerveného žiarenia v širokom poli, aby zmeral svetlo prichádzajúce z miliardy galaxií.
Očakáva sa, že obe misie odhalia ďalšie objekty ako J1342 + 0928. V súčasnosti vedci predpovedajú, že na oblohe je len 20 až 100 kvasarov tak svetlých a vzdialených ako J1342 + 0928. Preto boli s týmto objavom veľmi spokojní, od ktorého sa očakáva, že nám poskytne základné informácie o vesmíre, keď to bolo iba 5% jeho súčasného veku.
