James Webb Uzay Teleskobu araştırması, tahmin edilenden daha az sayıda süper kütleli kara delik ortaya çıkardı

Kansas Üniversitesi’nin James Webb Uzay Teleskobu kullanılarak kozmosun bir alanı üzerinde yaptığı araştırma, aktif galaktik çekirdeklerin (AGN) (boyutları hızla artan süper kütleli kara deliklerin) birçok gökbilimcinin daha önce varsaydığından daha nadir olduğunu ortaya çıkardı.

JWST’nin Orta Kızılötesi Enstrümanı (MIRI) ile elde edilen bulgular, evrenimizin sanıldığından biraz daha istikrarlı olabileceğini öne sürüyor. Çalışma aynı zamanda sönük gökadaların gözlemlerine, bunların özelliklerine ve AGN’nin tanımlanmasındaki zorluklara ilişkin bilgiler de veriyor.

Kozmik Evrim Erken Yayın Bilimi (CEERS) programının himayesinde yürütülen JWST araştırmasını detaylandıran yeni bir makale şu adreste kullanıma sunuldu: arXiv resmi hakem değerlendirmesi yayınından önce Astrofizik Dergisi.

KU’da fizik ve astronomi yardımcı doçenti Allison Kirkpatrick başkanlığındaki çalışma, Büyük Ayı ve Boötes takımyıldızları arasında yer alan, Genişletilmiş Groth Şeridi olarak adlandırılan, uzun süredir üzerinde çalışılan bir kozmos bölgesine odaklandı. Ancak bölgeye ilişkin önceki incelemeler daha az güçlü nesil uzay teleskoplarına dayanıyordu.

Kirkpatrick, “Gözlemlerimiz geçen Haziran ve Aralık aylarında yapıldı ve evrendeki yıldız oluşumunun en parlak döneminde galaksilerin nasıl göründüğünü karakterize etmeyi amaçladık” dedi. “Bu, 7 ila 10 milyar yıl öncesine bir bakış. James Webb Uzay Teleskobu’ndaki orta kızılötesi cihazı, 10 milyar yıl önce var olan galaksilerdeki toza bakmak için kullandık ve bu tozlar Devam eden yıldız oluşumunu gizleyebilir ve büyüyen süper kütleli kara delikleri gizleyebilir. Bu yüzden, bu galaksilerin merkezlerinde gizlenen, süper kütleli kara delikleri aramak için ilk araştırmayı gerçekleştirdim.”

Her galaksinin ortasında süper kütleli bir kara delik bulunurken, AGN aktif olarak gazları çeken ve tipik kara deliklerde olmayan bir parlaklık gösteren daha muhteşem karışıklıklardır.

Kirkpatrick ve pek çok astrofizikçi, yüksek çözünürlüklü JWST araştırmasının, Spitzer Uzay Teleskobu ile yürütülen önceki bir araştırmaya göre çok daha fazla AGN’nin yerini tespit edeceğini tahmin ediyordu. Ancak MIRI’nin gücü ve hassasiyeti artmasına rağmen yeni araştırmada çok az sayıda ilave AGN bulundu.

Kirkpatrick, “Sonuçlar beklediğimden tamamen farklı görünüyordu ve bu da benim ilk büyük sürprizime yol açtı” dedi. “Önemli bir açıklama, hızla büyüyen süper kütleli kara deliklerin azlığıydı. Bu bulgu, bu nesnelerin nerede olduğuna dair sorulara yol açıyordu. Görünen o ki, bu kara delikler muhtemelen daha önce inanılandan daha yavaş bir hızda büyüyor ki bu da göz önüne alındığında merak uyandırıcı.” incelediğim galaksiler geçmişteki Samanyolu’na benziyor. Spitzer kullanarak yapılan daha önceki gözlemler, hızla büyüyen süper kütleli kara deliklere sahip yalnızca en parlak ve en büyük galaksileri incelememize olanak tanıdı ve bunların tespit edilmesi kolaylaştı.”

Kirkpatrick, astronomideki önemli bir gizemin, Samanyolu gibi galaksilerde bulunanlar gibi tipik süper kütleli kara deliklerin nasıl büyüdüğünü ve ev sahibi galaksiyi etkilediğini anlamakta yattığını söyledi.

“Çalışmanın bulguları, bu kara deliklerin hızla büyümediğini, sınırlı malzemeyi absorbe etmediğini ve belki de ev sahibi galaksileri önemli ölçüde etkilemediğini gösteriyor” dedi. “Bu keşif, kara delik büyümesine dair tamamen yeni bir bakış açısı açıyor çünkü mevcut anlayışımız büyük ölçüde en büyük galaksilerdeki en büyük kara deliklere dayanıyor ve bunların konakçıları üzerinde önemli etkileri var, ancak bu galaksilerdeki daha küçük kara deliklerin muhtemelen etkisi var.” Olumsuz.”

KU gökbilimcisi, bir başka şaşırtıcı sonucun da bu galaksilerde toz bulunmaması olduğunu söyledi.

Kirkpatrick, “JWST’yi kullanarak, daha önce bu kırmızıya kaymalarda (kozmik mesafeler) imkansız olan Samanyolu büyüklüğünde veya daha küçük galaksiler de dahil olmak üzere, her zamankinden çok daha küçük galaksileri tespit edebiliyoruz” dedi. “Genellikle en büyük galaksiler, hızlı yıldız oluşum hızları nedeniyle bol miktarda toza sahiptir. Daha düşük kütleli galaksilerin de önemli miktarda toz içereceğini varsaymıştım, ancak öyle olmadı, bu da beklentilerime meydan okudu ve başka bir ilgi çekici keşif sunuyor.”

Kirkpatrick’e göre bu çalışma, özellikle Samanyolu ile ilgili olarak galaksilerin nasıl büyüdüğüne dair anlayışı değiştiriyor.

“Kara deliğimiz oldukça olaysız görünüyor, çok fazla aktivite göstermiyor” dedi. “Samanyolu ile ilgili önemli bir soru onun hiç aktif olup olmadığı veya bir AGN aşamasından geçip geçmediğidir. Bizimki gibi çoğu galakside tespit edilebilir AGN yoksa, bu kara deliğimizin geçmişte hiçbir zaman bu kadar aktif olmadığı anlamına gelebilir. Sonuçta bu, bilgi, kara delik kütlelerinin sınırlandırılmasına ve ölçülmesine yardımcı olacak, kara deliklerin büyümesinin kökenlerine ışık tutacak ve bu hala cevaplanmamış bir soru olarak kalacak.”

Kirkpatrick yakın zamanda JWST’de MIRI ile Extended Groth Strip sahasında daha geniş bir araştırma yürütmek için önemli miktarda yeni zaman kazandı. Mevcut makalesi yaklaşık 400 galaksiyi içeriyordu. Yaklaşan araştırması (MEGA: MIRI EGS Galaksi ve AGN araştırması) yaklaşık 5.000 galaksiyi kapsayacak. Çalışmanın Ocak 2024’te yapılması planlanıyor.