Čierna diera a JWST: Porušenie fyzikálnych zákonov

Nedávno objavená čierna diera LID-568 búra všetky predstavy o tom, ako tieto obrovské objekty rastú. Pozorovanie pomocou Jamesa Webbovho vesmírneho ďalekohľadu (JWST) ukázalo, že táto vzdialená čierna diera pohlcuje materiál omnoho rýchlejšie, než by podľa súčasných fyzikálnych modelov bolo možné. Táto anomália vrhá nové svetlo na formovanie supermasívnych čiernych dier v raných fázach vesmíru a núti vedcov prehodnotiť existujúce teórie.

Kríza v kozmológii a objav JWST

Pozorovanie vzdialených galaxií pomocou JWST prinieslo šokujúci výsledok: vo vesmíre bolo oveľa viac jasných, veľkých galaxií s masívnymi čiernymi dierami v centrách, než predpovedali súčasné kozmologické modely. Tento nález vyvolal takzvanú „krízu“ v kozmológii – vedci potrebovali vysvetlenie, prečo tieto galaxie žiarili tak intenzívne a ako sa ich čierne diery mohli tak rýchlo stať supermasívnymi.

Eddingtonov limit: Teoretické obmedzenie rastu čiernych dier

Rast čiernej diery je obmedzený tzv. Eddingtonovým limitom – maximálnou rýchlosťou, s akou môže objekt pohlcovať materiál a rásť vďaka tlaku fotónov vyžarovaných pri akrečnom disku (materiál rotujúci okolo čiernej diery pred tým, ako je pohltený). Tento limit platí pre všetky objekty, či už sú to hviezdy alebo čierne diery. Otázkou bolo: Ako sa teda mohli supermasívne čierne diery vytvoriť tak rýchlo v ranom vesmíre?

Chýbajúce stredne veľké čierne diery a teória priameho kolapsu

Hľadanie stredne veľkých čiernych dier, ktoré by mali vyplniť medzeru medzi hviezdnymi a supermasívnymi čiernymi dierami, doteraz neprinieslo žiadne výsledky. Ďalšou teóriou je priamy kolaps – predpoklad, že v ranom vesmíre sa mohla z hustých oblakov medzihviezdneho prachu vytvoriť supermasívna čierna diera priamo, bez predošlej tvorby hviezd.

LID-568: Porušenie Eddingtonovho limitu

Objav LID-568 je revolučný, pretože táto vzdialená čierna diera pohlcuje materiál 40-krát rýchlejšie ako Eddingtonov limit povoľuje! Toto pozorovanie naznačuje, že existujú mechanizmy, ktoré umožňujú čiernym dieram prekračovať toto teoretické obmedzenie. Ako to funguje? Vedci zatiaľ presne nevedia, ale táto anomália otvára nové možnosti pre pochopenie formovania supermasívnych čiernych dier a evolúcie galaxií v ranom vesmíre.

Kľúčové poznatky

• JWST odhalil viac jasných galaxií s masívnymi čiernymi dierami, než predpovedali modely: Toto vyvolalo „krízu“ v kozmológii a podnietilo hľadanie vysvetlení.
• Eddingtonov limit predstavuje teoretické obmedzenie rastu čiernych dier: Ako sa teda supermasívne čierne diery mohli vytvoriť tak rýchlo?
• Objav LID-568 ukazuje, že Eddingtonov limit môže byť prekonaný: Táto čierna diera pohlcuje materiál 40-krát rýchlejšie ako je povolené.
• Teória priameho kolapsu ponúka alternatívne vysvetlenie formovania supermasívnych čiernych dier: Bez predošlej tvorby hviezd.

Budúcnosť výskumu a záverečné úvahy

Hoci JWST poskytuje neoceniteľné dáta, stále zostávajú mnohé otázky bez odpovede. Ako je možné, že niektoré čierne diery dokážu prekonávať Eddingtonov limit? Existujú vôbec stredne veľké čierne diery? A sú priamo kolapsujúce čierne diery skutočnosťou? Výskum pokračuje a JWST bude naďalej odhaľovať nové informácie o ranom vesmíre, ktoré nám pomôžu lepšie pochopiť tieto fascinujúce objekty.

Referencie

• "A super-Eddington-accreting black hole ~1.5 Gyr after the Big Bang observed with JWST": https://astrumspace.info/superEddington
• "What can the James Webb Space Telescope do?": https://astrumspace.info/JamesWebb
• "JWST Sees More Galaxies than Expected": https://astrumspace.info/JWSTgalaxies

Približne 144 gCO₂ bolo uvoľnených do atmosféry a na chladenie sa spotrebovalo 0.72 l vody za účelom vygenerovania tohoto článku.