NASA’nın Chandra ve Webb teleskoplarını kullanan gökbilimciler, evrenin ilk süper kütleli kara deliklerinin kökenleri hakkında ipuçları sağlayan ve büyümeleriyle ilgili önceki teorilere meydan okuyan eski, büyük bir kara delik keşfettiler. Katkı Sağlayanlar: X-ışını: NASA/CXC/SAO/Ákos Bogdán; Kızılötesi: NASA/ESA/CSA/STScI; Görüntü İşleme: NASA/CXC/SAO/L. Frattare ve K. Arcand
Gökbilimciler en uzak röntgeni buldu Kara delikerken evrendeki süper kütleli kara delik oluşumuna dair anlayışımıza meydan okuyor.
Gökbilimciler bunu kullanıyor NASA teleskoplar bugüne kadar X-ışınlarında gözlenen en uzak kara deliği keşfetti. Kara delik, daha önce hiç görülmemiş bir büyüme aşamasındadır ve kütlesi, ev sahibi galaksininkine benzerdir.
Bu sonuç, evrendeki ilk süper kütleli kara deliklerin bazılarının nasıl oluştuğunu açıklayabilir.
Chandra ve Webb Verilerini Birleştirme
NASA’nın Chandra X-ışını Gözlemevi ve NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’ndan elde edilen verileri birleştiren bir araştırmacı ekibi, patlamadan sadece 470 milyon yıl sonra büyüyen bir kara deliğin işaretini bulmayı başardı. Büyük patlama.
Astrofizik Merkezi’nden Akos Bogdan, “Bu oldukça uzak galaksiyi bulmak için Webb’e ve süper kütleli kara deliğini bulmak için Chandra’ya ihtiyacımız vardı” dedi. Harvard ve Smithsonian (CFA) dergide yeni bir makaleyi yöneten kişi Doğa Astronomi bu sonuçları açıklıyoruz. “Aynı zamanda tespit ettiğimiz ışık miktarını artıran kozmik bir büyüteçten de yararlandık.” Bu büyütme etkisi, yerçekimsel merceklenme olarak bilinir.
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
Mesafe Ölçümleri ve Mercek Etkileri
Bogdan ve ekibi kara deliği, Dünya’dan 3,5 milyar ışıkyılı uzaklıkta bulunan Abell 2744 gökada kümesi yönünde UHZ1 adlı gökadada buldu. Ancak Webb verileri, galaksinin kümeden çok daha uzakta olduğunu, evrenin şu anki yaşının yalnızca %3’ü olduğu dönemde Dünya’dan 13,2 milyar ışıkyılı uzaklıkta olduğunu ortaya çıkardı.
Daha sonra Chandra ile yapılan iki haftadan fazla süren gözlemler, bu galakside yoğun, aşırı ısıtılmış, X-ışını yayan gazın varlığını gösterdi; bu, büyüyen süper kütleli bir kara deliğin ticari markasıdır. Galaksiden gelen ışık ve onun süper kütleli kara deliğinin etrafındaki gazdan gelen X-ışınları, Abell 2744’teki maddeye müdahale edilerek (kütleçekimsel mercekleme nedeniyle) yaklaşık dört kat büyütülür, Webb tarafından tespit edilen kızılötesi sinyali güçlendirilir ve Chandra’nın tespit etmesine olanak tanır. soluk X-ışını kaynağı.
Kara Delik Oluşumunun Etkileri
Bu keşif, bazı süper kütleli kara deliklerin Büyük Patlama’dan hemen sonra nasıl devasa kütlelere ulaşabildiğini anlamak açısından önemlidir. Doğrudan büyük gaz bulutlarının çökmesinden mi oluşuyorlar ve yaklaşık 10.000 ila 100.000 Güneş ağırlığında kara delikler mi yaratıyorlar? Yoksa ağırlığı yalnızca 10 ila 100 Güneş arasında değişen kara delikler yaratan ilk yıldızların patlamalarından mı geliyorlar?
“Kara deliklerin oluştuktan sonra ne kadar hızlı büyüyebileceği konusunda fiziksel sınırlar var, ancak daha büyük kütleli olarak doğanlar bir adım öndedir. Bu, tam boyutlu bir ağaca dönüşmesi, yalnızca bir tohumla başlamanıza kıyasla daha az zaman alan bir fidan dikmeye benzer,” dedi Andy Goulding. Princeton Üniversitesi. Goulding, Nature Astronomy makalesinin ortak yazarı ve The The Guardian’da yeni bir makalenin baş yazarıdır. Astrofizik Günlük Mektupları Webb’in spektrumunu kullanarak galaksinin mesafesini ve kütlesini bildiren.
İllüstrasyon: Büyük Bir Gaz Bulutunun Doğrudan Çökmesiyle Ağır Tohumlu Bir Kara Deliğin Oluşumu. Katkıda bulunanlar: NASA/STScI/Leah Hustak
‘Doğuştan Devasa’ Bir Kara Deliğin Kanıtı
Bogdan’ın ekibi, yeni keşfedilen kara deliğin büyük kütleli doğduğuna dair ikna edici kanıtlar buldu. X ışınlarının parlaklığına ve enerjisine bağlı olarak kütlesinin 10 ila 100 milyon Güneş arasında olduğu tahmin ediliyor. 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 hepsi, araştırmanın ortak yazarı Priyamvada Natarajan’ın 2017’deki teorik tahminleriyle örtüşüyor. Yale Üniversitesi doğrudan büyük bir gaz bulutunun çökmesinden oluşan “Büyük Bir Kara Delik” için.
Natarajan, “Bunun ‘Büyük Bir Kara Delik’in ilk tespiti olduğunu ve bazı kara deliklerin devasa gaz bulutlarından oluştuğuna dair elde edilen en iyi kanıt olduğunu düşünüyoruz” dedi. “İlk defa, süper kütleli bir kara deliğin geride kalmadan önce galaksisindeki yıldızlar kadar ağırlığa sahip olduğu kısa bir aşamayı görüyoruz.”
Gelecekteki Araştırmalar ve İşbirlikçi Çabalar
Araştırmacılar bunu ve Webb’den gelen diğer sonuçları ve diğer teleskoplardan gelen verileri birleştirerek erken evrenin daha büyük bir resmini doldurmayı planlıyor.
NASA’nın Hubble uzay teleskobu daha önce uzak galaksilerden gelen ışığın, araya giren galaksi kümesindeki madde tarafından oldukça büyütüldüğünü göstermişti; bu, burada açıklanan Webb ve Chandra gözlemlerinin motivasyonunun bir kısmını sağlıyor.
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
Bogdan’ın ekibinin sonuçlarını açıklayan makale şu sayfada yer alıyor: Doğa Astronomi. Yukarıda listelenenlere ek olarak yazarlar arasında Orsolya Kovacs (Masaryk Üniversitesi, Çek Cumhuriyeti), Grant Tremblay (CfA), Urmila Chadayammuri (CfA), Marta Volonteri (Institut d’Astrophysique de Paris, Fransa), Ralph Kraft (CfA) bulunmaktadır. , 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 yakında çıkacak.
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 çözüyor, diğer yıldızların etrafındaki uzak dünyalara bakıyor ve evrenimizin gizemli yapılarını ve kökenlerini ve onun içindeki yerimizi araştırıyor. Webb, NASA’nın ortakları ESA ile birlikte yürüttüğü uluslararası bir programdır (Avrupa Uzay Ajansı) ve Kanada Uzay Ajansı.