Čtyři dvojice „malých červených teček“ mohou ukazovat na rané páry rostoucích černých děr

Nová metoda analýzy infračervených snímků z Vesmírného teleskopu Jamese Webba (JWST) odhalila čtyři kandidátní dvojice takzvaných „malých červených teček“ (Little Red Dots, LRD). Jde o kompaktní a velmi rudé zdroje, které podle současných výkladů mohou zachycovat ranou fázi rychlého růstu černých děr. Přesná povaha těchto objektů však mezi astronomy zůstává předmětem debaty. 81

Klíčovou novinkou byla analýza barev po jednotlivých pixelech. Na rozdíl od metod, které posuzují celý kompaktní zdroj jako jeden celek, umožnila oddělit sousedící rudá jádra i v případech, kdy se jejich světlo na snímku částečně překrývá. Čtyři nalezené dvojice jsou od sebe v datech z přehlídky COSMOS-Web vzdálené jen 0,2–1,2 obloukové sekundy. 8

Proč nejde nejspíš jen o náhodné překrytí

U dvou dvojic zachytila bezešvová spektroskopie JWST/COSMOS-3D u obou členů emisní čáru na stejné pozorované vlnové délce. Pokud jde o širokou čáru H-alfa s vysokým ekvivalentním šířkou, odpovídají dvojice rudým posuvům 5,822 a 5,464. To podporuje výklad, že objekty leží blízko sebe ve vesmíru, nikoli že jde o dvě nesouvisející galaxie náhodně promítnuté do stejného směru. 8

Z těchto spektroskopických měření vyplývají průmítnuté vzdálenosti 1,64 a 7,36 kiloparseku – přibližně 5 300 a 24 000 světelných let. Světlo ze všech čtyř systémů k nám putovalo z doby před zhruba 12,5 až 12,8 miliardy let, tedy z velmi raného období vývoje vesmíru. 8

Statistické porovnání s umělými katalogy navíc ukázalo, že náhodná překrytí podél zorného směru jen obtížně vysvětlují tak těsné dvojice. Shlukování LRD na malých škálách vychází přibližně 20–30krát silnější než extrapolace korelačního signálu aktivních galaktických jader pozorovaného na velkých škálách. 8

Co to znamená pro růst supermasivních černých děr

Pokud obě „malé červené tečky“ v dvojici skutečně hostí aktivně rostoucí černé díry, může jejich vzájemné přibližování spojovat jejich hmotnosti a zároveň vhánět plyn do centrálních oblastí. Takový proces by mohl podpořit další epizody rychlé akrece, tedy pohlcování okolní hmoty černou dírou. Opakované srážky a akrece by nabídly jednu z cest, jak v krátkém čase po velkém třesku vytvořit velmi hmotné černé díry. 8

Výsledek je důležitý také proto, že LRD jsou považovány za možné svědky rané fáze růstu supermasivních černých děr, přičemž mechanismus jejich zdánlivě mimořádně rychlého růstu stále není jasný. 81

Srážky nejsou jediným možným vysvětlením

Jedna z hlavních alternativ předpokládá, že dominantní roli nehraje slučování, ale dlouhodobá, neobvykle rychlá akrece plynu. Podle některých modelů mohou být LRD aktivní galaktická jádra ukrytá v opticky tlustých obalech hustého plynu. Ty mohou černou díru zásobovat palivem a současně měnit výsledné rudé spektrum objektu. 32

Oba scénáře se přitom vzájemně nevylučují. Hustý plyn může podporovat rychlý růst před srážkou, během ní i po ní. Současná data ale zatím neurčují, jak velký podíl raného růstu černých děr připadal na akreci a jaký na splynutí. 83

Co ukážou větší přehlídky JWST

Pokud se pixelová metoda použije na rozsáhlejší a hlubší přehlídky JWST, bude možné přesněji změřit, jak často mají LRD blízké průvodce. Astronomové budou moci sledovat, jak se tento podíl mění s rudým posuvem a jasností objektů a zda jsou srážky natolik běžné, aby představovaly významný kanál růstu černých děr. 8

Z těchto měření lze odvodit také četnost budoucích fúzí a vlastnosti raných dvojic černých děr. To by pomohlo zpřesnit odhady pro budoucí kosmické detektory gravitačních vln, například observatoř LISA nebo navrhované detektory pracující v decihertzovém pásmu. 5

Prozatím jde o silný důkaz nadbytku těsných dvojic „malých červených teček“ – nikoli o přímé zachycení splývajících černých děr ani jejich gravitačních vln. 8