Bu, güçlü bir şekilde yıldız oluşturan bir “yıldız patlaması” galaksisinin tozla kaplı çekirdeğinin içinde bulunan süper kütleli bir kara deliğin bir sanatçı çizimidir. Toz gittiğinde sonunda son derece parlak bir kuasar olacak. Araştırma ekibi, bir Hubble derin gökyüzü araştırmasında keşfedilen nesnenin, kuasarlar ve yıldız patlaması gökadaları arasındaki evrimsel “kayıp halka” olabileceğine inanıyor. Tozlu kara delik, büyük patlamadan sadece 750 milyon yıl sonrasına kadar uzanıyor. Kredi: NASA, ESA, N. Bartmann
Hubble Derin Gökada Araştırmasında Bulunan Tuhaf, Evrimsel Kayıp Bağlantı
Evren galaksilerle o kadar dolu ki, en tuhaf şeyler bile yıllar sonra fark edilmeyebilir. Hubble uzay teleskobu “derin maruz kalma” gözlemleri alınır. Uluslararası bir gökbilimciler ekibi, Hubble arşiv verilerinde, Great Observatories Origins Deep Survey-North’un (GOODS-North) neredeyse ortasında gizemli bir kırmızı nokta ortaya çıkardı. Göründüğü kadar zararsız olsa da, en eski galaksilerden bazıları ile süper kütleli karadeliklerin doğuşu arasında nadir bulunan bir kayıp halka olabilir. GNz7q olarak adlandırılan nesne, büyük patlamadan sadece 750 milyon yıl sonra, evren henüz yeni yürümeye başlayan bir çocukken vardı. Nesneden gelen radyasyon karışımı tek başına yıldız oluşumuna atfedilemez. En iyi açıklama, büyüyen bir Kara delik tozla kaplı. Zaman verildiğinde, kara delik tozlu kozasından parlak bir kuasar, erken bir galaksinin kalbinde yoğun bir ışık feneri olarak ortaya çıkacak. Öncü Hubble teleskobu, dünya için benzersiz bir hedef sağlamıştır. NASA‘s James Webb Uzay Teleskobu GNz7q gibi nesneleri benzeri görülmemiş ayrıntılarla incelemek için spektroskopik araçlarını kullanmak.
NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu ve diğer uzay ve yer tabanlı gözlemevlerinden elde edilen arşiv verilerini kullanan uluslararası bir gökbilimciler ekibi, uzak evrende, genç yıldız oluşturan galaksiler ile en eski süper kütleli kara delikler arasında çok önemli bir bağlantı olan benzersiz bir nesne keşfetti. Bu nesne, evren sadece 750 milyon yaşında iken keşfedilen türünün ilk örneğidir. Gece gökyüzünün en iyi çalışılmış alanlarından birinde fark edilmeden gizleniyordu. GNz7q olarak adlandırılan nesne, Hubble Great Observatories Origins Deep Survey-North (MALLAR-Kuzey) görüntüsünün ortasındaki kırmızı noktadır. Kredi: NASA, ESA, Garth Illingworth (UC Santa Cruz), Pascal Oesch (UC Santa Cruz, Yale), Rychard Bouwens (LEI), I. Labbe (LEI), Cosmic Dawn Center/Niels Bohr Enstitüsü/Kopenhag Üniversitesi, Danimarka
Hubble, Süper Kütleli Kara Deliklerin Kökenlerine Işık Tutuyor
Gökbilimciler, erken evrende, genç yıldız oluşturan galaksiler ile ilk süper kütleli kara delikler arasında çok önemli bir “kayıp halka” olarak kabul edilen hızla büyüyen bir kara delik tespit ettiler. Bu keşfi yapmak için NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu’ndan gelen verileri kullandılar.
Şimdiye kadar, GNz7q lakaplı canavar, gece gökyüzünün en iyi çalışılan alanlarından biri olan Great Observatories Origins Deep Survey-North (GOODS-North) alanında fark edilmeden gizleniyordu.
Arşiv Hubble verileri Hubble’ın Anketler için Gelişmiş Kamerası ekibin, GNz7q’nin ortaya çıkışından sadece 750 milyon yıl sonra var olduğunu belirlemesine yardımcı oldu. büyük patlama. Ekip, GNz7q’nin yeni oluşmuş bir kara delik olduğuna dair kanıt elde etti. Hubble, kompakt bir ultraviyole (UV) ve kızılötesi ışık kaynağı buldu. Buna galaksilerden gelen emisyon neden olamaz, ancak kara deliğe düşen malzemelerden beklenen radyasyonla tutarlıdır.
Tozlu, erken yıldız oluşturan gökadalarda hızla büyüyen kara delikler, teoriler ve bilgisayar simülasyonları tarafından tahmin ediliyor, ancak şimdiye kadar gözlemlenmemişti.
Niels Bohr’da bir gökbilimci olan Seiji Fujimoto, “Analizimiz, GNz7q’nin, evrende bilinen en eski süper kütleli kara deliğe yakın bir çağda, bir yıldız patlaması galaksisinin tozlu çekirdeğinde hızla büyüyen bir kara deliğin ilk örneği olduğunu gösteriyor” dedi. Kopenhag Üniversitesi Enstitüsü ve baş yazarı Doğa Bu keşfi açıklayan kağıt. “Nesnenin elektromanyetik spektrumdaki özellikleri, teorik simülasyonlardan elde edilen tahminlerle mükemmel bir uyum içinde.”
Bugün astronomideki olağanüstü gizemlerden biri şudur: Güneş’in kütlesinin milyonlarca ila milyarlarca katı ağırlığa sahip süper kütleli kara delikler nasıl bu kadar hızlı oldu?
Mevcut teoriler, süper kütleli kara deliklerin, çevrelerindeki gaz ve tozu dışarı atmadan ve son derece parlak olarak ortaya çıkmadan önce, şiddetle yıldız oluşturan “yıldız patlaması” galaksilerinin tozla kaplı çekirdeklerinde hayatlarına başladığını tahmin ediyor. kuasarlar. Son derece nadir olmakla birlikte, hem bu tozlu yıldız patlaması gökadaları hem de parlak kuasarlar erken evrende tespit edilmiştir.
Ekip, GNz7q’nin bu iki nesne sınıfı arasında eksik bir bağlantı olabileceğine inanıyor. GNz7q, tozlu yıldız patlaması gökadasının ve kuasar ışığının tozun kırmızı rengini gösterdiği kuasarın tam olarak her iki yönüne de sahiptir. Ayrıca, GNz7q tipik, çok parlak kuasarlarda (süper kütleli kara deliğin toplanma diskinden emisyona karşılık gelen) gözlemlenen çeşitli özelliklerden yoksundur; bu, büyük olasılıkla GN7q’deki merkezi kara deliğin hala genç ve daha az masif faz. Bu özellikler, simülasyonlarda tahmin edilen, ancak benzer şekilde yüksek kırmızıya kaymalı evrende, şimdiye kadar 7.6’lık bir kırmızıya kaymaya kadar tanımlanan çok parlak kuasarlar olarak hiçbir zaman tanımlanmayan genç, geçiş evresi kuasarıyla mükemmel bir şekilde eşleşir.
Fujimoto, “GNz7q, bu iki nadir popülasyon arasında doğrudan bir bağlantı sağlıyor ve evrenin ilk günlerinde süper kütleli kara deliklerin hızlı büyümesini anlamak için yeni bir yol sağlıyor” diye devam etti. “Keşfimiz, daha sonraki dönemlerde gözlemlediğimiz süper kütleli karadeliklerin öncüllerine bir örnek sunuyor.”
Ekibin verilerinin diğer yorumları tamamen göz ardı edilemezken, GNz7q’nin gözlemlenen özellikleri teorik tahminlerle güçlü bir uyum içindedir. GNz7q’in ev sahibi gökadası, yılda 1.600 güneş kütlesi oranında yıldız oluşturuyor ve GNz7q’nin kendisi UV dalga boylarında parlak, X-ışını dalga boylarında ise çok soluk görünüyor.
Genel olarak, büyük bir kara deliğin toplanma diski hem UV hem de X-ışını ışığında çok parlak olmalıdır. Ancak bu sefer, ekip Hubble ile UV ışığını tespit etmesine rağmen, X-ray ışığı en derin X-ray veri setlerinden birinde bile görünmezdi. Bu sonuçlar, X-ışınlarının kaynaklandığı yığılma diskinin çekirdeğinin hala belirsiz olduğunu göstermektedir; UV ışığının kaynaklandığı yığılma diskinin dış kısmı örtülmez hale gelir. Bu yorum, GNz7q’nin, yıldız oluşturan ana galaksinin tozlu çekirdeği tarafından hala gizlenmiş, hızla büyüyen bir kara delik olduğu şeklindedir.
Niels Bohr Enstitüsü’nden bir başka gökbilimci olan Gabriel Brammer, “GNz7q, ünlü, iyi çalışılmış bir gökyüzü alanının tam merkezinde bulunan benzersiz bir keşiftir – büyük keşiflerin genellikle tam önünüzde gizlenebileceğini gösteriyor” dedi. Kopenhag Üniversitesi’nden ve bu sonucun arkasındaki ekibin bir üyesi. “Nispeten küçük GOODS-North araştırma alanı içinde GNz7q’yi keşfetmenin sadece ‘aptal şans’ olması olası değildir, ancak bu tür kaynakların yaygınlığının aslında önceden düşünülenden çok daha yüksek olması muhtemeldir.”
Görünürde saklanan GNz7q’yi bulmak, yalnızca GOODS-North için mevcut benzersiz ayrıntılı, çok dalga boylu veri kümeleri sayesinde mümkün oldu. Bu veri zenginliği olmadan, erken evrendeki kuasarları tanımlamak için genellikle kullanılan ayırt edici özelliklerden yoksun olduğundan, GNz7q’yi gözden kaçırmak kolay olurdu. Ekip şimdi, özel yüksek çözünürlüklü anketler kullanarak benzer nesneleri sistematik olarak aramayı ve NASA James Webb Uzay Teleskobu’nun avantajlarından yararlanmayı umuyor. spektroskopik aletler GNz7q gibi nesneleri benzeri görülmemiş ayrıntılarla incelemek.
Fujimoto, “Bu nesneleri tam olarak karakterize etmek ve evrimlerini ve altında yatan fiziği çok daha ayrıntılı bir şekilde araştırmak, James Webb Uzay Teleskobu ile mümkün olacak” dedi. “Düzenli çalışmaya başladığında Webb, hızla büyüyen bu kara deliklerin gerçekte ne kadar yaygın olduğunu kararlı bir şekilde belirleme gücüne sahip olacak.”
Referans: S. Fujimoto, GB Brammer, D. Watson, GE Magdis, V. Kokorev, TR Greve, S. Toft, F. Walter, R. Valiante, M. Ginolfi, R. Schneider, F. Valentino, L. Colina, M. Vestergaard, R. Marques-Chaves, JPU Fynbo, M. Krips, CL Steinhardt, I. Cortzen, F. Rizzo ve PA Oesch, 13 Nisan 2022, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-022-04454-1
Hubble Uzay Teleskobu, NASA ve ESA (Avrupa Uzay Ajansı) arasındaki uluslararası işbirliği projesidir. NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi teleskopu yönetiyor. Baltimore, Maryland’deki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü (STScI), Hubble bilim operasyonlarını yürütüyor. STScI, Washington DC’deki Astronomi Araştırma Üniversiteleri Birliği tarafından NASA için işletilmektedir.