Mezi astronomy a kosmology je dobře známo, že čím dál do vesmíru se díváte, tím dále zpět v čase, který vidíte. A čím blíže jsou astronomové schopni vidět Velký třesk, který se uskutečnil před 13,8 miliardami let, tím zajímavější se objevy objevují. Právě tyto nálezy nás učí nejvíce o nejranějších obdobích vesmíru a jeho následném vývoji.
Například vědci používající průzkumník infračerveného průzkumu (WISE) a Magellanovy dalekohledy nedávno pozorovali nejčasnější supermasivní černou díru (SMBH). Podle studie průzkumného týmu je tato černá díra zhruba 800 milionůkrát větší než naše Slunce a nachází se více než 13 miliard světelných let od Země. Díky tomu je doposud nejvzdálenější a nejmladší ze všech pozorovaných SMBH.
Studie s názvem „800 miliónů solárních hmotných černých děr ve výrazně neutrálním vesmíru s redshiftem 7,5“, se nedávno objevila v časopise Příroda. V čele s Eduardem Bañadosem, výzkumníkem z Carnegie Institution for Science, byli členy týmu z NASA Jet Propulsion Laboratory, Institutu Maxe Plancka pro astronomii, Kavliho institutu pro astronomii a astrofyziku, Las Cumbres Observatory a více univerzit.
Stejně jako u jiných SMBH je tento konkrétní objev (označený jako J1342 + 0928) kvasar, třída super jasných objektů, které se skládají z černé díry, která hromadí hmotu uprostřed masivní galaxie. Objekt byl objeven v průběhu průzkumu vzdálených objektů, který kombinoval infračervená data z mise WISE s pozemními průzkumy. Tým poté sledoval údaje z dalekohledů Magellanovy observatoře Carnegie v Chile.
Stejně jako u všech vzdálených kosmologických objektů byla vzdálenost J1342 + 0928 určena změřením jejího červeného posunu. Měřením toho, do jaké míry je vlnová délka světla objektu roztažena expanzí vesmíru před tím, než dosáhne Země, jsou astronomové schopni určit, jak daleko muselo cestovat, aby se sem dostalo. V tomto případě měl kvasar redshift 7,54, což znamená, že trvalo více než 13 miliard let, než se k nám dostalo jeho světlo.
Jak Xiaohui Fan z observatoře Steward Observatory University of Arizona (a spoluautor studie) vysvětlil v tiskové zprávě Carnegie:
"Díky této velké vzdálenosti jsou tyto objekty při pohledu ze Země velmi slabé." Časné kvasary jsou na obloze také velmi vzácné. Bylo známo, že existuje jen jeden kvazar při červeném posunu větším než sedm, navzdory rozsáhlému vyhledávání. “
Vzhledem k jeho věku a hmotnosti byl objev tohoto kvasaru pro studijní tým překvapením. Jak Daniel Stern, astrofyzik z NASA Jet Propulsion Laboratory a spoluautor studie, uvedl v tiskové zprávě NASA: „Tato černá díra rostla mnohem větší, než jsme očekávali, za pouhých 690 milionů let po Velkém třesku, což je výzvou pro naše teorie o tom, jak se tvoří černé díry. “
V podstatě tento kvaz existoval v době, kdy se vesmír právě začínal vynořit z toho, co kosmologové nazývají temným věkem. Během tohoto období, které začalo zhruba 380 000 let až 150 milionů let po Velkém třesku, většina fotonů ve vesmíru interagovala s elektrony a protony. Výsledkem je, že záření tohoto období je nezjistitelné našimi současnými nástroji - odtud název.
Vesmír zůstal v tomto stavu, bez jakýchkoli světelných zdrojů, dokud gravitační kondenzace hmoty nevytvořila první hvězdy a galaxie. Toto období se nazývá „Reinozační epocha“, která trvala 150 až 1 miliardu let po Velkém třesku a byla charakterizována tvorbou prvních hvězd, galaxií a kvasarů. Je to tak pojmenované, protože energie uvolněná těmito starými galaxiemi způsobila, že byl neutrální vodík ve vesmíru vzrušený a ionizovaný.
Jakmile byl vesmír reionzován, fotony mohly volně cestovat vesmírem a vesmír se oficiálně stal průhledným pro světlo. Proto je objev tohoto kvasaru tak zajímavý. Jak tým poznamenal, většina vodíku, který je obklopuje, je neutrální, což znamená, že to není jen nejvzdálenější kvasar, jaký kdy byl pozorován, ale také jediný příklad kvazaru, který existoval před reionizací Vesmíru.
Jinými slovy, J1342 + 0928 existoval během hlavního přechodného období pro vesmír, což se stalo jednou z aktuálních hranic astrofyziky. Jako by to nestačilo, tým byl také zmaten hmotou objektu. Aby se černá díra během tohoto raného období vesmíru stala tak masivní, musely by existovat zvláštní podmínky, které by umožnily takový rychlý růst.
Jaké jsou však tyto podmínky, zůstává záhadou. Ať je to jakýkoli případ, zdá se, že tento nově objevený SMBH spotřebovává hmotu ve středu galaxie ohromující rychlostí. A zatímco jeho objev vyvolal mnoho otázek, očekává se, že rozmístění budoucích dalekohledů odhalí více o tomto kvazaru a jeho kosmologickém období. Jak řekl Stern:
"V současné době se staví několik zařízení nové generace, která jsou ještě citlivější, můžeme v nadcházejících letech očekávat mnoho vzrušujících objevů ve velmi raném vesmíru."
Mezi mise příští generace patří mise Evropské kosmické agentury Euclid a NASA Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST). Zatímco Euclid bude studovat objekty umístěné v minulosti 10 miliard let za účelem měření toho, jak temná energie ovlivnila kosmický vývoj, WFIRST provede průzkumy blízkého infračerveného záření na širokém poli, aby změřil světlo přicházející z miliardy galaxií.
Očekává se, že obě mise odhalí více objektů, jako je J1342 + 0928. V současné době vědci předpovídají, že na obloze je jen 20 až 100 kvaarů jasných a vzdálených jako J1342 + 0928. Jako takový byli nejvíce potěšeni tímto objevem, od kterého se očekává, že nám poskytne základní informace o vesmíru, když to bylo pouhých 5% současného věku.
