James Webb Uzay Teleskobu’nu kullanan bir araştırma çalışması, aktif galaktik çekirdeklerin, yani hızla büyüyen süper kütleli kara deliklerin, önceden düşünülenden daha az yaygın olduğunu buldu. Bu keşif, daha istikrarlı bir evrene işaret ediyor ve sönük galaksilere dair içgörüler sağlıyor ve bu çekirdeklerin tanımlanmasındaki zorluklara olanak sağlıyor.
James Webb Uzay Teleskobu Araştırma, 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 (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 galaksilerin gözlemlerine, onların özelliklerine ve AGN’nin tanımlanmasındaki zorluklara dair bilgiler veriyor.
Çalışmanın Detayları
Kozmik Evrim Erken Yayın Bilimi (CEERS) programının himayesinde yürütülen JWST araştırmasını detaylandıran yeni bir makale yakın zamanda şu adreste kullanıma sunuldu: arXiv resmi hakemli yayın öncesinde 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 kozmosun uzun süredir üzerinde çalışılan bir bölgesine odaklandı. Ancak bölgede yapılan 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 ile 10 milyar yıl arasındaki geçmişe bir bakış. James Webb Uzay Teleskobu’ndaki orta kızılötesi cihazı, 10 milyar yıl önce var olan galaksilerdeki toza bakmak için kullandık ve bu toz, devam eden yıldız oluşumunu ve büyüyen süper kütleli kara delikleri gizleyebilir. Ben de bu galaksilerin merkezlerinde gizlenen süper kütleli kara delikleri aramak için ilk araştırmayı gerçekleştirdim.”
MIRI’yi 1’i işaret ederek (sağ panel), Spitzer/IRAC (orta) ve MIPS (sol) gözlemlerinin yanında gösteriyoruz.
aynı bölge. Açıklıklar, her görüntüde tespit edilen kaynakların konumunu gösterir (yalnızca MIRI bölgesi). MIPS (IRAC) için
görüntüde açıklıklar 6″ (2″) olup, alet ışın boyutuna karşılık gelir. IRAC görüntüsünde mavi, kanala karşılık gelir
1 (3,6 μm), yeşil kanal 2’ye (4,5 μm) karşılık gelir ve kırmızı, kanal 3’e (5,8 μm) karşılık gelir. MIRI görüntüsünde 770W filtre mavi, F1000W yeşil ve F1280W kırmızıdır. Kredi bilgileri: Kirkpatrick ve diğerleri, arXiv:2308.09750
Bulgular ve Çıkarımlar
Her galakside süper kütleli bir tane bulunurken Kara delik Ortadaki AGN, aktif olarak gazları çeken ve tipik kara deliklerde olmayan bir parlaklık gösteren daha muhteşem çalkantılardır.
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 ilk büyük sürprizime yol açtı” dedi. “Önemli bir açıklama, hızla büyüyen süper kütleli kara deliklerin azlığıydı. Bu bulgu, bu nesnelerin nerede olduğuna dair soruları gündeme getirdi. Görünen o ki, bu kara delikler muhtemelen daha önce inanılandan daha yavaş bir hızda büyüyor; incelediğim galaksilerin bizimkine benzediği düşünülürse bu oldukça ilgi çekici. Samanyolu geçmişten. Spitzer kullanarak yapılan daha önceki gözlemler, hızla büyüyen süper kütleli kara deliklere sahip en parlak ve en büyük galaksileri incelememize olanak sağladı 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.”
Mühendisler, James Webb Uzay Teleskobu’nun Orta Kızılötesi Aleti’ni 29 Nisan 2013’te NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ndeki temiz odaya ISIM veya Entegre Bilim Alet Modülü’ne yerleştirmek için titizlikle çalıştı. NASA’nın Hubble’ın halefi olarak Uzay Teleskobu Webb teleskopu şimdiye kadar yapılmış en güçlü uzay teleskopu olacak. Evrendeki en uzak nesneleri gözlemleyecek, oluşan ilk galaksilerin görüntülerini sağlayacak ve uzak yıldızların etrafındaki keşfedilmemiş gezegenleri görecek.
KU gökbilimcisi, bir başka şaşırtıcı sonucun da bu galaksilerde toz bulunmaması olduğunu söyledi.
Kirkpatrick, “JWST 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 hızlarından dolayı bol miktarda toza sahiptir. Düşük kütleli galaksilerin de önemli miktarda toz içereceğini varsaymıştım ama öyle olmadı, bu da beklentilerime meydan okudu ve başka bir ilgi çekici keşif sundu.
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 bulunmuyorsa bu, kara deliğimizin geçmişte hiç bu kadar aktif olmadığı anlamına gelebilir. Sonuçta bu bilgi, kara delik kütlelerinin sınırlandırılmasına ve ölçülmesine yardımcı olacak ve hala cevaplanmamış bir soru olan kara deliklerin büyümesinin kökenlerine ışık tutacak.”
Referans: “CEERS Anahtar Makalesi VII: JWST/MIRI, Kozmik Öğle vaktinde Spitzer Tarafından Görünmeyen Zayıf Bir Galaksi Popülasyonunu Ortaya Çıkarıyor” Yazan: Allison Kirkpatrick, Guang Yang, Aurelien Le Bail, Greg Troiani, Eric F. Bell, Nikko J. Cleri, David Elbaz , Steven L. Finkelstein, Nimish P. Hathi, Michaela Hirschmann, Benne W. Holwerda, Dale D. Kocevski, Ray A. Lucas, Jed McKinney, Casey Papovich, Pablo G. Perez-Gonzalez, Alexander de la Vega, Micaela B. Bagley, Emanuele Daddi, Mark Dickinson, Henry C. Ferguson, Adriano Fontana, Andrea Grazian, Norman A. Grogin, Pablo Arrabal Haro, Jeyhan S. Kartaltepe, Lisa J. Kewley, Anton M. Koekemoer, Jennifer M. Lotz, Laura Pentericci , Nor Pirzkal, Swara Ravindranath, Rachel S. Somerville, Jonathan R. Trump, Stephen M. Wilkins ve LY Aaron Yung, Gönderildi, Astrofizik Dergisi.
arXiv:2308.09750
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.