Nově prozkoumaný objekt MoM-BH-1 může ukazovat řešení. Astronomové jej pozorují tak, jak vypadal pouhých 660 milionů let po velkém třesku. Jeho světlo podle nové studie nemusí vycházet z obrovské populace hvězd ani být zarudlé prachem. Může pocházet z černé díry zabalené do extrémně hustého plynového „kokonu“. Výsledkem je objekt připomínající z dálky hvězdu – přestože jeho skutečným motorem je černá díra.*
Zmizel mezi dvěma filtry
MoM-BH*-1 astronomům nejprve padl do oka v datech kamery NIRCam. V jednom infračerveném pásmu byl velmi jasný a bodový, v kratších vlnových délkách téměř zmizel.
Spektrum NIRSpec pak ukázalo extrémní Balmerův zlom. Jde o prudkou změnu intenzity světla kolem specifické vlnové délky související se stavy vodíku.
U hvězdných populací může být Balmerův zlom výrazný. Jenže hodnota u MoM-BH*-1 vyšla kolem 7,7. Běžná bezprašná hvězdná populace má teoretický strop přibližně kolem tří a dokonce extrémní populace složená téměř pouze z hvězd typu A by měla zůstat pod pěti.
Autoři proto píší poměrně jednoznačně: spektrum tohoto objektu nemůže rozumně pocházet pouze z hvězdné populace. Tak co svítí?
Uvnitř může být černá díra zabalená do plynu hustšího než běžná atmosféra hvězdy
Další stopy přišly z vodíkových čar. Hβ je široká, s rychlostmi přes několik tisíc kilometrů za sekundu, a současně se objevuje hluboká absorpce. Taková kombinace vyžaduje mimořádně husté prostředí. Model, který nejlépe reprodukuje pozorování, vypadá zvláštně.
Uprostřed je aktivně akreující supermasivní černá díra. Kolem ní se nachází velmi hustý, turbulentní, téměř bezprašný obal vodíku. Modelové hustoty se dostávají do extrémních hodnot a plyn může vytvářet oblast o rozměrech řádově desítek astronomických jednotek. To je rozměr celé planetární soustavy.
Světlo akrečního disku se v plynu absorbuje, znovu emituje a rozptyluje. Z dálky potom vzniká spektroskopický podpis, který může připomínat ohromnou fotosféru. Právě proto se pro podobnou hypotetickou konfiguraci používá sugestivní výraz black hole star.
Nejde ale o hvězdu s černou dírou místo jádra v běžném astronomickém významu. Je to model černé díry ukryté v hustém plynu.
Červená barva možná vůbec není od prachu
Astronomové u vzdálených červených objektů často automaticky uvažují prach. Drobná prachová zrna pohlcují modřejší světlo a objekt pak vypadá červeněji. U MoM-BH*-1 model překvapivě vyžaduje jen velmi malé množství prachového zatemnění. Červenost vzniká převážně samotným plynem.
To může být důležité pro celou záhadu little red dots. Pokud astronomové některé z těchto objektů dosud interpretovali pomocí modelů běžných aktivních galaktických jader, mohli jejich černé díry výrazně přeceňovat.
Šířka emisních čar se totiž často používá pro odhad hmotnosti černé díry. Jenže jestli čáry rozšiřuje silné rozptylování v hustém plynu, nemusí jejich šířka odrážet čistě gravitační rychlost materiálu.
Autoři uvádějí, že některé odhady hmotností by mohly být nadhodnocené i o jeden až dva řády.
A to by pomohlo jedné z největších záhad raného vesmíru
JWST objevil překvapivě masivní černé díry v době, kdy měl vesmír jen několik set milionů let. Pro astronomy je to problém času.
Pokud začnete malou černou dírou po smrti první hvězdy a necháte ji růst běžným tempem, nemusí mít dost času dosáhnout miliard Sluncí před okamžikem, kdy ji pozorujeme.
Jedním z řešení jsou masivnější „zárodky“. Jiným období super-Eddingtonovského růstu, kdy černá díra přijímá hmotu rychleji, než by dovoloval jednoduchý klasický limit.
A právě velmi hustý plynový obal kolem mladé černé díry je prostředím, které některé modely pro takový extrémně rychlý růst předpokládají.
MoM-BH*-1 tak může představovat vzácný pohled na jednu z etap, kdy se první velké černé díry teprve „vykrmovaly“.
Zatím máme jeden velmi zvláštní objekt, ne nový druh hvězdy
Ještě jednou je potřeba ubrat nejatraktivnější zkratku.
Studie neoznámila „objev černé hvězdy“ jako nové ustálené kategorie astronomických těles. Autoři vytvořili fyzikální model, který mimořádně dobře vysvětluje pozorované spektrum.
Sami přitom model označují za zjednodušený a idealizovaný. Teprve další objekty a podrobnější spektra ukážou, zda podobné plynné obálky skutečně vysvětlují širší rodinu little red dots.
To ale nijak nesnižuje podivnost samotného MoM-BH*-1.
Ve vesmíru starém 660 milionů let totiž vidíme bod světla, který je příliš zvláštní na to, aby ho jednoduše vytvořily hvězdy.
Je možné, že místo nich sledujeme černou díru, která si kolem sebe vytvořila něco podobného atmosféře o rozměrech planetární soustavy – a oblékla se do světla vlastního plynu.
MOHLO BY SE VÁM TAKÉ LÍBIT
Zdroje: Kód Enigma [1], Nature – A gas-enshrouded and gas-reddened black hole at cosmic dawn [2], Nature – Little red dot gets its colour from gas, not dust [3]. img AI generated
