Little Red Dots - záhada mladého vesmíru

Vesmírný teleskop Jamese Webba se může právem nazývat jedním z nejlepších přístrojů, které mají vědci k dispozici. Nedávno objevil ve vzdáleném vesmíru záhadné, malé červené tečky, které dostaly pracovní jméno Little Red Dots.

Vědci dlouho spekulovali, jestli se v tomto případě jedná o extrémně staré galaxie plné rudých hvězd, nebo o objekty zahalené oblaky prachu.

Nová studie publikovaná v časopise Nature teď nabízí vysvětlení tohoto zajímavého jevu.

Rozptýlené světlo

Základem pro pochopení těchto objektů je analýza jejich světelného spektra. Vědci zjistili, že světlo, které zachycujeme, není přímým zářením z povrchu hvězd nebo z okolí černých děr. Místo toho se jedná o světlo, které je silně rozptýlené.

Objekty jsou zjevně obklopeny velmi hustým a kompaktním oblakem ionizovaného plynu. Tento obal funguje jako mlha, ve které se světelné paprsky odrážejí od volných elektronů v procesu, kterému se říká Thomsonův rozptyl.

Právě tento rozptyl způsobuje, že se nám objekty jeví jako malé kompaktní tečky s velmi specifickým červeným zabarvením, které je navíc podpořeno kosmologickým červeným posuvem.

Mladé černé díry

Díky počítačovým modelům se ukázalo, že uvnitř každého takového zářícího oblaku se nachází mladá superhmotná černá díra, jejíž hmotnost se pohybuje kolem deseti milionů slunečních hmotností.

Hustý oblak okolního vodíku jim slouží jako gigantická zásobárna potravy, takže tyto černé díry rostou nepředstavitelnou rychlostí a to daleko rychleji než při dosud známém procesu, kdy nejprve vznikne obří hvězda, prožije svůj krátký život a zkolabuje do černé díry. Předpokládalo se také, že obrovské množství černých děr pak musí ještě splynout a vytvořit superhmotný objekt.

Tento objev konečně vysvětluje, jak mohly ve velmi mladém vesmíru vzniknout obří černé díry tak brzy po velkém třesku - procházely tímto extrémně rychlým vývojovým stadiem, ukryté uvnitř hustého plynového obalu.

Chybějící rentgenové záření a hádanka prachu

Vědce mimo jiné také zajímalo, proč tyto objekty nevyzařují rentgenové záření, které je pro aktivní černé díry typické. Nová výše zmiňovaná studie nabízí elegantní vysvětlení. Hustý plynový oblak, který černou díru obklopuje, je tak neprostupný, že v sobě většinu rentgenového záření doslova uvězní.

Energie fotonů se pak uvnitř něj pohlcuje a znovu vyzařuje s nižší energií, takže se nakonec nachází v infračervené oblasti, kterou sice očima nevidíme, ale kterou dokáže zkoumat Webbův teleskop. Vědci také zjistili, že červená barva není způsobena prachem, jak se dříve věřilo. Ukázalo se, že v těchto raných fázích vesmíru bylo prachu mnohem méně a za rudý odstín může právě kombinace rozptylu světla v plynu a obrovské vzdálenosti, kterou k nám musí světlo urazit (vlivem červeného posuvu).

Konec mládí a zrod kvasaru

Období, ve kterém objekt existuje ve formě malé červené tečky, je z astronomického pohledu jen krátké. Jakmile černá díra svůj plynový oblak vyčerpá nebo rozmetá do okolí, objekt se změní v klasický, velmi jasný kvasar, který už známe z pozdějších období vesmíru. Výzkum v Nature nám tedy umožnil nahlédnout do mateřské školky vesmírných monster a pochopit, jak vypadalo jejich mládí a jak probíhal jejich vývoj. Ukazuje se, že nárůst černých děr v počátcích vesmíru byl mnohem divočejší a efektivnější, než jsme si dokázali představit na základě pozorování z našeho lokálního vesmírného okolí.

^{Zdroj: Rusakov V., Watson D. et al., Little red dots as young supermassive black holes in dense ionized cocoons, Nature 649 (2026), Odkaz}