Gökbilimciler, X-ışınlarında şimdiye kadar gözlemlenen en uzak kara deliği, 13 milyar ışıkyılı uzaklıktaki UHZ1 galaksisinde keşfettiler. Chandra X-ışını Gözlemevi ve James Webb Uzay Teleskobu’ndan elde edilen veriler kullanılarak elde edilen bulgular, kara deliğin doğumda büyük kütleli olduğunu ileri sürüyor ve evrenin erken dönemlerindeki süper kütleli kara delikler hakkındaki mevcut teorilere meydan okuyor. Kredi bilgileri: NASA
- Büyüyen bir süper kütlenin temel göstergesi Kara delik – X-ışını emisyonu – son derece uzak bir galakside bulundu.
- Bu galaksi, UHZ1, 13,2 milyar ışıkyılı uzaklıkta olup, evrenin şu andaki yaşının yalnızca %3’ü olduğu bir zamanda görülmüştür.
- NASAChandra X-ışını Gözlemevi ve James Webb Uzay Teleskobu Bu keşfi yapmak için güçlerini birleştirdi.
- Bu, bazı erken kara deliklerin devasa gaz bulutlarından oluştuğuna dair bugüne kadarki en iyi kanıt olarak kabul ediliyor.
Gökbilimciler Chandra ve Webb uzay teleskoplarını kullanarak X-ışınlarında şimdiye kadar tespit edilen en uzak kara deliği (UHZ1 olarak adlandırılan bir galakside) buldular. X-ışını emisyonu, büyüyen bir süper kütleli kara deliğin göstergesidir. Bu sonuç, evrendeki ilk süper kütleli kara deliklerin bazılarının nasıl oluştuğunu açıklayabilir. Bu görüntüler, UHZ1’in arkasında yer aldığı Abell 2744 gökada kümesini, Chandra’dan gelen X-ışınlarında ve Webb’den gelen kızılötesi verilerde ve ayrıca kara delik barındıran gökada UHZ1’in yakın çekimlerinde göstermektedir. Katkı Sağlayanlar: X-ışını: NASA/CXC/SAO/Ákos Bogdán; Kızılötesi: NASA/ESA/CSA/STScI; Görüntü İşleme: NASA/CXC/SAO/L. Frattare ve K. Arcand
NASA Teleskopları Rekor Kıran Kara Deliği Keşfetti
Bu görüntü, şimdiye kadar X-ışınları aracılığıyla tespit edilen en uzak kara deliği ortaya çıkarıyor ve evrendeki en eski süper kütleli kara deliklerin oluşumuna potansiyel olarak ışık tutuyor. Bu keşif, NASA’nın Chandra X-ışını Gözlemevi’nden alınan X-ışınları (mor renkle gösterilmiştir) ve James Webb Uzay Teleskobu’ndan alınan kızılötesi veriler (kırmızı, yeşil ve maviyle gösterilmiştir) kullanılarak yapılmıştır.
Galaktik Mesafeler ve Gözlemler
Son derece uzaktaki kara delik, Abell 2744 gökada kümesi yönünde UHZ1 gökadasında yer almaktadır. Gökada kümesi Dünya’dan yaklaşık 3,5 milyar ışıkyılı uzaklıktadır. Ancak Webb verileri, UHZ1’in Abell 2744’ten çok daha uzakta olduğunu ortaya koyuyor. Yaklaşık 13,2 milyar ışıkyılı uzaklıktaki UHZ1, evrenin şu anki yaşının yalnızca %3’ü olduğu bir dönemde görülüyor.
Yerçekimi Mercekleme ve X-ışını Algılama
Araştırmacılar, Chandra’nın iki haftadan uzun süren gözlemlerini kullanarak, galaksinin merkezinde büyüyen süper kütleli bir kara deliğin işareti olan UHZ1’den gelen X-ışını emisyonunu tespit edebildiler. X-ışını sinyali son derece zayıf ve Chandra, bu uzun gözleme rağmen, sinyali dört kat artıran yerçekimsel merceklenme olarak bilinen olay nedeniyle bunu ancak tespit edebildi.
Görüntüleme Teknikleri ve Yönlendirme
Görüntünün mor kısımları, Abell 2744’teki büyük miktardaki sıcak gazdan gelen X ışınlarını gösteriyor. Kızılötesi görüntü, kümedeki yüzlerce gökadayı ve ön plandaki birkaç yıldızı gösteriyor. Ekler, UHZ1’in merkezinde yer alan küçük bir alanı yakınlaştırıyor. Webb görüntüsündeki küçük nesne uzak gökada UHZ1’dir ve Chandra görüntüsünün merkezi, UHZ1’in ortasındaki süper kütleli kara deliğe yakın malzemeden gelen X ışınlarını göstermektedir. X-ışını kaynağının galaksinin kızılötesi görüntüsüyle karşılaştırıldığında büyük boyutu, Chandra’nın çözebileceği en küçük boyutu temsil etmesinden kaynaklanmaktadır. X-ışınları aslında galaksiden çok daha küçük bir bölgeden geliyor.
Tam alan Chandra görüntüsüne ve yakın çekimdeki Chandra görüntüsüne farklı yumuşatma uygulandı. UHZ1 gibi soluk X-ışını noktası kaynaklarının gösterilmemesi pahasına, soluk küme emisyonunu vurgulamak amacıyla büyük görüntü için birçok piksel boyunca yumuşatma gerçekleştirildi. Yakın çekime çok daha az yumuşatma uygulandı, böylece soluk X-ışını kaynakları görülebiliyor. Görüntü, kuzey dikeyin 42,5 derece sağını gösterecek şekilde yönlendirilmiştir.
İllüstrasyon: Büyük Bir Gaz Bulutunun Doğrudan Çökmesiyle Ağır Tohumlu Bir Kara Deliğin Oluşumu. Katkıda bulunanlar: NASA/STScI/Leah Hustak
Keşfin Önemi
Bu keşif, milyarlarca güneş kütlesi içeren ve galaksilerin merkezlerinde bulunan bazı süper kütleli kara deliklerin, Büyük Patlama’dan hemen sonra nasıl devasa kütlelere ulaşabildiğini anlamak için önemlidir. Doğrudan büyük gaz bulutlarının çökmesinden mi oluşuyorlar ve yaklaşık on bin ile yüz bin güneş arasında ağırlığa sahip kara delikler mi yaratıyorlar? Yoksa ağırlığı yalnızca on ila yüz güneş arasında değişen kara delikler yaratan ilk yıldızların patlamalarından mı geliyorlar?
Araştırma Bulguları ve Teorik Çıkarımlar
Gökbilimcilerden oluşan ekip, UHZ1’de yeni keşfedilen kara deliğin büyük kütleli doğduğuna dair güçlü kanıtlar buldu. X ışınlarının parlaklığına ve enerjisine dayanarak kütlesinin 10 ila 100 milyon güneş arasında olduğunu tahmin ediyorlar. Bu kütle aralığı, yaşadığı galaksideki tüm yıldızlarınkine benzer; bu, yakındaki evrendeki galaksilerin merkezlerinde bulunan ve genellikle kendi kütlelerinin yalnızca yüzde onda birini içeren kara deliklerle tam bir tezat oluşturur. Galaksinin yıldızlarına ev sahipliği yapın.
Kara deliğin genç yaştaki büyük kütlesi, ürettiği X-ışınlarının miktarı ve Webb tarafından tespit edilen galaksinin parlaklığı, bunların tümü, 2017’de doğrudan Güneş’ten oluşan “Büyük Boyutlu Kara Delik” için yapılan teorik tahminlerle örtüşüyor. büyük bir gaz bulutunun çökmesi.
Devam Eden Araştırma ve İşbirliği
Araştırmacılar bunu ve Webb’den gelen diğer sonuçları ve diğer teleskoplardan gelen verileri birleştirerek erken evrenin daha büyük bir resmini doldurmayı planlıyor.
Sonuçları açıklayan makale şurada görünür: Doğa Astronomi. Yazarlar arasında Akos Bogdan (Astrofizik Merkezi | Harvard & Smithsonian), Andy Goulding (Princeton Üniversitesi), Priyamvada Natarajan (Yale Üniversitesi), Orsolya Kovacs (Masaryk Üniversitesi, Çek Cumhuriyeti), Grant Tremblay (CFA), Urmila Chadayammuri (CfA), Marta Volonteri (Paris Astrofizik Enstitüsü, Fransa), Ralph Kraft (CfA), William Forman (CfA), Christine Jones (CfA), Eugene Churazov (Max Planck Astrofizik Enstitüsü, Almanya) ve Irina Zhuravleva (Chicago Üniversitesi).
Her iki makalede de kullanılan Webb verileri, Yeniden İyonizasyon Çağından Önce Ultradeep Nirspec ve nirCam Gözlemleri (UNCOVER) adı verilen bir araştırmanın parçasıdır. UNCOVER ekibi üyesi Andy Goulding’in liderliğindeki makale, Astrofizik Günlük Mektupları. Ortak yazarlar arasında diğer UNCOVER ekibi üyelerinin yanı sıra Bogdan ve Natarajan da yer alıyor. UHZ1’in gözlemlenen özelliklerini Büyük Kara Delik Galaksileri için teorik modellerle karşılaştıran ayrıntılı bir yorum makalesi şu anda inceleme aşamasındadır ve ön baskısı mevcuttur. Burada.
Referanslar:
Ákos Bogdán, Andy D. Goulding, Priyamvada Natarajan, Orsolya E. Kovács, Grant R. Tremblay, Urmila Chadayammuri, Marta Volonteri, Ralph tarafından yazılan “az ≈ 10 X-ışını kuasarından erken süper kütleli kara deliklerin ağır tohum kökenine dair kanıt” P. Kraft, William R. Forman, Christine Jones, Eugene Churazov ve Irina Zhuravleva, 6 Kasım 2023, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-023-02111-9
“UNCOVER: JWST/NIRSpec’ten İlk Büyük Kara Deliklerin Büyümesi — z = 10.1’de bir X-Ray Işıltılı AGN’nin Spektroskopik Kırmızıya Kayma Doğrulaması” Yazan: Andy D. Goulding, Jenny E. Greene, David J. Setton, Ivo Labbe, Rachel Bezanson, Tim B. Miller, Hakim Atek, Ákos Bogdán, Gabriel Brammer, Iryna Chemerynska, Sam E. Cutler, Pratika Dayal, Yoshinobu Fudamoto, Seiji Fujimoto, Lukas J. Furtak, Vasily Kokorev, Gourav Khullar, Joel Leja, Danilo Marchesini , Priyamvada Natarajan, Erica Nelson, Pascal A. Oesch, Richard Pan, Casey Papovich, Sedona H. Price, Pieter van Dokkum, Bingjie Wang, 冰洁 王, John R. Weaver, Katherine E. Whitaker ve Adi Zitrin, 22 Eylül 2023 , Astrofizik Günlük Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/acf7c5
NASA’nın Marshall Uzay Uçuş Merkezi Chandra programını yönetiyor. Smithsonian Astrofizik Gözlemevi’nin Chandra X-ışını Merkezi, Cambridge, Massachusetts’teki bilim operasyonlarını ve Burlington, Massachusetts’teki uçuş operasyonlarını kontrol ediyor.
James Webb Uzay Teleskobu dünyanın önde gelen uzay bilimi gözlemevidir. Webb, güneş sistemimizdeki gizemleri çözecek, diğer yıldızların etrafındaki uzak dünyalara bakacak ve evrenimizin gizemli yapılarını, kökenlerini ve onun içindeki yerimizi araştıracak. Webb, NASA’nın ortakları ESA ile birlikte yürüttüğü uluslararası bir programdır (Avrupa Uzay Ajansı) ve Kanada Uzay Ajansı.