Astronomové, kteří pomocí radioteleskopu VLA (Very Large Array) National Science Foundation zkoumali nejvzdálenější známý kvazar, našli tantalizující vodítko, které může odpovědět na dlouholetou kosmickou otázku kuře a vejce: která přišla jako první, superhmotné černé díry nebo obrovské galaxie?
Po celá léta astronomové zaznamenali přímý vztah mezi hmotou centrální, superhmotné černé díry galaxie a celkovou hmotou „boulí“ hvězd v jejím jádru. Čím je černá díra masivnější, tím větší je boule. Vědci rozsáhle spekulovali o tom, zda se nejprve vytvořila černá díra nebo hvězdná boule. Nedávno některé teorie navrhly, že se tyto dvě formy mohou tvořit současně.
Nová pozorování VLA kvasaru a jeho hostitelské galaxie, které byly vidět, jako tomu bylo v době, kdy byl vesmír mladší než miliarda let, však ukazují, že mladá galaxie má superhmotnou černou díru, ale žádnou masivní bouli hvězd.
"Našli jsme velké množství plynu v této mladé galaxii, a když přidáme hmotnost tohoto plynu k hmotnosti černé díry, přidají se téměř k celkové hmotnosti celého systému." Dynamika galaxie naznačuje, že není tolik hmoty, aby se vytvořila velikost hvězdných boulí předpovídaných současnými modely, “řekl Chris Carilli z observatoře Národního rozhlasu pro astronomii (NRAO) v Socorro, NM.
Vědci studovali kvasar nazvaný J1148 + 5251, který je ve více než 12,8 miliardách světelných let nejvzdálenějším dosud nalezeným kvasarem. J1148 + 5251, objevený v roce 2003 v průzkumu Sloan Digital Sky Survey, je mladá galaxie s jasným jádrem kvazaru, které bylo vidět, jako tomu bylo v době, kdy byl vesmír pouhých 870 milionů let. Vesmír má nyní 13,7 miliard let.
Zaměřením VLA na J1148 + 4241 po dobu asi 60 hodin byli vědci schopni určit množství molekulárního plynu v systému. Kromě toho byli schopni měřit pohyby tohoto plynu, a tak odhadnout celkovou hmotnost galaktického systému. Dřívější studie systému přinesly odhady, že černá díra byla 1 až 5 miliardkrát větší než naše Slunce.
Nová pozorování VLA naznačují, že v systému je asi 10 miliard solárních hmot molekulárního plynu a že celková hmotnost systému je 40–50 miliard solárních hmot. Kombinovaný plyn a černá díra tedy představují 11 až 15 miliard solárních hmot z tohoto celkového množství.
"Akceptovaný poměr naznačuje, že černá díra této hmoty by měla být obklopena hvězdnou boulí několika bilionů solárních hmot." Naše dynamické měření ukazuje, že nezůstalo příliš mnoho hmoty, kromě černé díry a plynu, aby se vytvořila hvězdná boule. To poskytuje důkaz, že černá díra se tvoří před hvězdnou boulí, “řekl Fabian Walter z Institutu Maxe Plancka pro radioastronomii v německém Heidelbergu, který byl Jansky postdoktorand v NRAO v Socorru, když byla pozorování učiněna.
"Jeden příklad určitě nepředstavuje tento případ, ale v tomto objektu máme zjevně příklad černé díry bez velké hvězdné boule." Nyní musíme provést podrobné studie o více takových objektech ve vzdáleném časném vesmíru, “řekla Carilli. "Díky nesmírně vylepšené citlivosti rozšířené VLA a Atacama Large Millimeter Array (ALMA), která bude uvedena do provozu během několika let, budeme mít nástroje, které musíme tuto otázku definitivně vyřešit," dodala Carilli.
"Studie jako toto jsou klíčem k pochopení toho, jak se galaxie poprvé vytvořily," řekl Walter.
Walter a Carilli spolupracovali s Frankem Bertoldim a Karlem Mentenem z Institutu Maxe Plancka v Bonnu; Pierre Cox z Institutu kosmické astrofyziky na University of Paris-South; Fred K.Y. Lo NRAO v Charlottesville, VA; Xiahui Fan z observatoře Stewardovy univerzity v Arizoně; a Michael Strauss z Princetonské univerzity. Jejich výsledky výzkumu jsou publikovány v Astrophysical Journal Letters.
Národní radioastronomická observatoř je zařízení Národní vědecké nadace, provozované na základě dohody o spolupráci společností Associated Universities, Inc.
Původní zdroj: NRAO News Release
