Když vesmírný dalekohled Jamese Webba začal nahlížet do nejstarších epoch vesmíru, astronomové očekávali nové galaxie, první hvězdy a přesnější obrázek kosmického dětství. Místo toho se v datech objevilo něco, co do tehdejších představ příliš nezapadalo. Drobná, extrémně kompaktní a nápadně červená tělesa, dnes označovaná jako Little Red Dots.

Tyto objekty se objevují v době, kdy byl vesmír mladší než miliardu let. Jsou malé rozměrem, ale mimořádně jasné, a jejich červená barva naznačuje velké stáří i výrazné kosmologické posunutí. Právě jejich existence dnes rozdmýchává jednu z nejživějších debat současné kosmologie. Jak mohly v tak rané době vzniknout supermasivní černé díry, které v těchto objektech zřejmě sídlí?

Dosavadní modely totiž s tak rychlým vývojem nepočítaly. Podle klasického scénáře vznikají černé díry jako pozůstatky velmi hmotných hvězd. Ty pak postupně rostou, pohlcují okolní hmotu a slučují se s dalšími černými dírami. Jenže tento proces je pomalý. Na objekty o hmotnosti milionů Sluncí by potřeboval více než miliardu let. Webb ale podobně hmotné černé díry pozoruje už zhruba 500 milionů let po Velkém třesku.

Zdroj: Shutterstock

Když černá díra přeskočí fázi hvězdy

Jedno z možných vysvětlení nabízí takzvaný přímý kolaps. V tomto scénáři se obrovské množství velmi hustého a téměř chemicky čistého plynu zhroutí samo do sebe. Nevznikne hvězda, která by se po čase zhroutila, ale rovnou zárodek černé díry. Takový objekt může mít už na začátku desítky tisíc až milion hmotností Slunce.

Právě tuto možnost zkoumal tým vedený Eliou Cenci z University of Geneva pomocí detailních simulací raného vesmíru. Výsledky ukazují překvapivou shodu. Jasnost, velikost i počet těchto simulovaných objektů velmi dobře odpovídají tomu, co NASA prostřednictvím Webba pozoruje jako Little Red Dots.

Pokud se tento výklad potvrdí, mohlo by jít o vůbec první přímý pohled na vznik supermasivních černých děr. Ne na jejich pozdější aktivní fázi v centrech galaxií, ale na samotný okamžik zrodu. Z objektů, které byly ještě nedávno jen podivnou anomálií v datech, by se staly klíčové svědky extrémní fyziky raného vesmíru.

Zajímavý je i fakt, že Little Red Dots se přestávají objevovat zhruba 1,5 miliardy let po vzniku vesmíru. Podle simulací to není náhoda. Přímý kolaps vyžaduje velmi specifické podmínky. Plyn musí být téměř nedotčený, bez těžších prvků vzniklých v supernovách a bez intenzivní tvorby hvězd, která by ho rozrušila.

Jakmile se vesmír chemicky obohatil a galaxie se staly dynamičtějšími a chaotičtějšími, prostředí vhodné pro přímý kolaps prakticky zmizelo. Černé díry pak už musely vznikat pomalejší cestou, kterou známe i z pozdějších kosmických epoch.