JWST se možná mýlil: Rané supermasivní černé díry nebyly tak obrovské, jak se zdálo

Vědci se dlouho snažili vysvětlit populaci supermasivních černých děr (SMBH), které objevil Webbův vesmírný dalekohled (JWST) v raném vesmíru. Tyto černé díry existovaly v době, kdy byl vesmír starý jen asi 2 miliardy let, během takzvaného Kosmického poledne.

Vědci se dlouho snažili vysvětlit populaci supermasivních černých děr (SMBH), které objevil Webbův vesmírný dalekohled (JWST) v raném vesmíru. Tyto černé díry existovaly v době, kdy byl vesmír starý jen asi 2 miliardy let, během takzvaného Kosmického poledne. Podle tehdejších modelů růstu černých děr neměly dostatek času, aby dosáhly tak obrovských rozměrů, což představovalo záhadu pro výzkumníky.

Nová studie publikovaná v The Astrophysical Journal, jejíž hlavní autorkou je Madisyn Brooks z University of Connecticut, naznačuje, že za těmito detekcemi může stát pozorovací zkreslení. Dříve se předpokládalo, že tyto černé díry jsou 10 až 100krát masivnější, než by odpovídalo vztahu mezi hmotností černé díry a hmotností hostitelské galaxie (MBH–M*) pozorovanému v lokálním vesmíru. To vedlo k hypotéze o „těžkých semenech“, která by vysvětlovala jejich rychlý růst.

Výzkumníci použili sofistikovanější přístup, takzvanou „stacking analysis“, při které zkombinovali spektra mnoha slabých galaxií seskupených podle svítivosti a rudého posuvu. Data pocházela ze čtyř hlubokých extragalaktických průzkumů JWST: CEERS, JADES, RUBIES a GLASS, a zahrnovala celkem 2 000 galaxií. Tato metoda pomáhá překonat selekční zkreslení, které vzniká při pozorování pouze nejjasnějších aktivních galaktických jader (AGN), jež představují jen vzácnou špičku větší populace AGN.

Výsledky studie ukazují, že individuální detekce AGN z JWST pravděpodobně vzorkovaly horní hranici rozložení MBH–M*. Když se však zohlední širší populace galaxií, zjistilo se, že mediánová galaxie hostí černou díru, která je nanejvýš 10krát masivnější než její hostitelská galaxie. To je mnohem blíže vztahu pozorovanému v lokálním vesmíru. Pokud jsou tyto závěry správné, není potřeba zavádět hypotézu „těžkých semen“ pro vysvětlení raných černých děr. Jejich růst lze vysvětlit akrecí z „lehkých semen“ (zbytků hvězd) při mírné Eddingtonově akreci. Tento výzkum tak upřesňuje naše chápání vzniku a vývoje supermasivních černých děr a galaxií v raném vesmíru, což zjednodušuje dosavadní modely.