Pozorování provedená pomocí soustavy radioteleskopů Very Large Array (VLA) v americkém státě Nové Mexiko přinesla silnou podporu pro teorii, podle které obří černé díry v jádrech galaxií vznikají ve stejnou dobu jako samotné galaxie a jejich hvězdy. V minulosti spolu soupeřily teorie předpokládající jiné scénáře.

Černé díry v jádrech galaxií

Podle některých z nich nejdříve vznikly černé díry a kolem nich se posléze zformovaly galaxie, druhá skupina teorií prosazovala opačný scénář. Nejdříve se vytvořily galaxie a jejich hvězdy, následovány vývojem centrální černé díry. Teprve v posledních třech letech se většina astronomů začala shodovat na tom, že oba procesy probíhají zároveň.

Zjistilo se totiž, že hmotnosti centrálních černých děr v galaxiích jsou úměrné rozměrům galaktických jader, tedy centrálních oblastí s velkou koncentrací hvězd. Vznikla hypotéza, že plyn, který je nasáván do blízkosti černé díry, je zároveň základním stavebním materiálem pro tvorbu nových hvězd. To bylo skutečně potvrzeno pro blízké - tedy relativně mladé - galaxie. Nezodpovězena zůstávala ovšem otázka, zda tomu tak bylo i v ranném vesmíru, v době, kdy vznikaly vůbec první hvězdy a galaxie.

Quasary

Studium quasaru nesoucího nelibozvučné označení PSS J2322+1944 ukázalo, že tomu tak skutečně bylo. Quasary obecně jsou velmi vzdálené a velmi svítivé galaxie, jejichž záření způsobují právě obří černé díry nacházející se v jejich středech. Hmota padající do černé díry se totiž pohybuje téměř rychlostí světla a intenzívně září.

Zmíněný quasar leží ve vzdálenosti 12 miliard světelných roků. Astronomové jej pozorují v době, kdy stáří vesmíru bylo menší než 2 miliardy let, tedy zhruba 1/7 současného stavu. Tento quasar patří mezi vůbec nejzářivější objekty ve vesmíru. Už dřívější pozorování ukázala, že obsahuje obří rezervoár prachu a plynu, tedy materiálu potřebného pro tvorbu hvězd. Optická pozorování Keckovým dalekohledem zase naznačila existenci gravitační čočky. Obě podmínky učinily tento quasar vhodným cílem pro radioteleskop VLA.

Pomocná ruka přírody

Pomocí VLA studovali astronomové přítomnost molekuly CO v oblaku tvořících se hvězd. Tato molekula září na rádiové frekvenci 230 GHz, která je ovšem pro VLA nedostupná. Zde poprvé pomohla příroda. Vzhledem k obrovské vzdálenosti quasaru se frekvence, na které je možno tuto molekulu sledovat, posunula vlivem rozpínání vesmíru na 45 GHz. Což už je v rámci přijímacího pásma VLA. Ač v tomto momentě vzdálenost quasaru pomohla, v běžném případě by znamenala jinou překážku pozorování znemožňující. Pozorovaný objekt by byl jednoduše příliš slabý, aby i tak výkonný přístroj, jakým je VLA bezesporu je, mohl rozlišit jakékoliv detaily.

Zmíněný quasar naštěstí není tímto "běžným" případem. Proto si jej také  astronomové pro své studium vybrali. Příroda podala pomocnou ruku i podruhé, a to právě v podobě zmíněné gravitační čočky. Mezi vzdáleným quasarem a námi leží jiná galaxie, která záření quasaru ohýbá a zesiluje. V daném případě se jedná o ideální případ, kdy všechny tři objekty leží na přímce, v důsledku čehož vzniká tak zvaný Einsteinův prstenec. Právě Albert Einstein existenci gravitačních čoček předpověděl v roce 1936. První gravitační čočka byla pozorována o 40 let později.

Vznik hvězd

Bez gravitační čočky by nebylo vůbec možné disk oxidu uhelnatého v blízkosti středu quasaru pozorovat. Čočka signál zesiluje takovým způsobem, že je možno studovat tento disk do nevídaných detailů. Na základě získaných dat se astronomové domnívají, že v tomto disku o průměru 13 000 světelných roků vznikne každým rokem takové množství hvězd, jejichž celková hmotnost odpovídá asi 900 hmotností našeho Slunce. Typické eliptické galaxii by při takovém tempu stačilo k jejímu vzniku pouhých 100 miliónů let.