Medzinárodná skupina astronómov pomocou Vesmírneho teleskopu Jamesa Webba zmerala hmotnosť neaktívnej supermasívnej čiernej diery v galaxii vzdialenej viac než 10 miliárd svetelných rokov. Určiť hmotnosť čiernych dier nie je jednoduché, existuje však niekoľko metód, ktoré ju umožňujú vypočítať na základe množstva svetla v ich okolí. Pri neaktívnych čiernych dierach však tento postup nefunguje. Ich hmotnosť možno zmerať len na základe dynamiky hviezd.
Tento prístup si vyžaduje meranie pohybu hviezd najbližšie k supermasívnej čiernej diere. Zvyčajne sa preto dá použiť len pri veľmi blízkych galaxiách, v ktorých možno tieto hviezdy pozorovať s dostatočným rozlíšením. Spojenie dvoch techník však nedávno umožnilo uplatniť túto metódu aj na galaxiu takú vzdialenú, že jej svetlo sa vydalo na cestu len 3 miliardy rokov po veľkom tresku.
Prvým dôležitým krokom k tomuto výsledku bolo využitie ostrého zraku teleskopu Jamesa Webba. V infračervenej oblasti vidí tento vesmírny teleskop ďalej a podrobnejšie než ktorýkoľvek iný náš prístroj. Druhým trikom bolo gravitačné šošovkovanie. Svetlo skúmanej galaxie MRG-M0138 skresľuje a zväčšuje kopa galaxií v popredí, vďaka čomu možno jadro vzdialeného objektu pozorovať detailnejšie.
„Tieto dve techniky nám umožnili dosiahnuť také uhlové rozlíšenie, akoby sme pozorovali mincu na povrchu Mesiaca,“ uviedol Richard Ellis, výskumník z University College London a hlavný autor štúdie opisujúcej výsledky.
Výskum, ktorý v inštitúcii Carnegie Institution for Science viedol Ellisov bývalý študent Andrew Newman, ponúka dôležitý prístup k pochopeniu mimoriadne významného obdobia vo vývoji galaxií. Dnešné galaxie možno zhruba rozdeliť na aktívne a pokojné. Ak chceme pochopiť pôvod pokojných hviezdnych sústav, niekedy označovaných aj ako červené a mŕtve galaxie, musíme začať obdobím známym ako kozmické poludnie. Vtedy tvorba hviezd vo vesmíre vrcholila a supermasívne čierne diery sa stávali aktívnymi, pretože k nim pri zrážkach galaxií prúdil plyn.
Aktívna supermasívna čierna diera, ktorá sa stane kvazarom, môže vytvárať silné vetry, ktoré zohrievajú a vyvrhujú plyn potrebný na vznik hviezd. Skôr než teda sama prejde do neaktívneho stavu, môže úplne pripraviť svoju galaxiu o schopnosť zostať mladou a aktívnou. „Zdá sa, že táto čierna diera mohla byť zodpovedná za to, že približne o 200 až 300, možno až 400 miliónov rokov skôr zmizol plyn,“ vysvetľuje Ellis.
Čierna diera je obrovská: jej hmotnosť dosahuje približne 6 miliárd hmotností Slnka. Je teda viac než 1 000-krát hmotnejšia ako Sagittarius A*, supermasívna čierna diera v strede Mliečnej cesty. Hviezdy, ktoré okolo nej obiehajú, prekonajú za sekundu 400 kilometrov. Výskumníci teraz plánujú rovnakou metódou skúmať aj podobné objekty. Takéto merania dynamiky hviezd, ktoré spájajú možnosti teleskopu Jamesa Webba s gravitačným šošovkovaním, by nám mohli pomôcť pochopiť, ako galaxie strácajú aktivitu a akú úlohu v tom zohrávajú čierne diery.
„Teraz, keď vieme, že je to technicky možné, otvára sa nám cesta k objavovaniu ďalších takýchto objektov. Môžeme tak preskúmať červené a mŕtve galaxie, v ktorých už nie sú mladé hviezdy, a zistiť, kedy sa v nich zastavila tvorba hviezd a či sa v nich nachádza čierna diera zodpovedná za toto zastavenie,“ vysvetlil Ellis. „Otvorila sa cesta k niečomu, čo bolo predtým úplne nemožné.“
Prebiehajúca misia Euclid by mala objaviť ďalšie takéto gravitačne šošovkované objekty. Odborníci tak budú môcť zostaviť súbor vhodných objektov na skúmanie a získať pohľad na mimoriadne dôležitý okamih vo vývoji galaxií.
