İle
James Webb Uzay Teleskobu, iki erken evren kuasarının görüntülerini yakalayarak kara delikler ve onları barındıran galaksiler arasındaki ilişkiye ışık tuttu. Bu atılım, daha güncel galaksilerde gözlemlenen kütle oranının, Büyük Patlama’dan bir milyar yıldan daha kısa bir süre sonra zaten mevcut olduğunu gösteriyor.
JWST’nin evrenin başlangıç aşamasındaki iki kuasarla ilgili son gözlemleri, kara delikler ile onların galaksileri arasındaki erken ilişkiye dair önemli içgörüleri ortaya koyuyor ve bu, daha yeni evrende görülen kütle oranlarını yansıtıyor.
James Webb Uzay Teleskobu’ndan (JWST) alınan yeni görüntüler, ilk kez, Büyük Patlama’dan bir milyar yıldan az bir süre sonra görülen, aktif olarak büyüyen kara deliklere (kuasarlar) ev sahipliği yapan iki büyük galaksiden gelen yıldız ışığını ortaya çıkardı. Kara delikler Güneş’in kütlesinin bir milyar katına yakın kütlelere sahiptir ve ev sahibi galaksinin kütleleri neredeyse yüz kat daha büyüktür; bu oran, daha güncel evrende bulunanlara benzer bir orandır. Subaru Teleskobu ve JWST’nin geniş alan taramasının güçlü bir birleşimi, uzak evreni incelemek için yeni bir yol açtı, yakın zamanda yapılan bir araştırmaya göre Doğa.
Dev kara deliklerin gözlemleri son yıllarda gökbilimcilerin dikkatini çekti. Olay Ufku Teleskobu (EHT), galaksi merkezlerindeki kara deliklerin “gölgesini” görüntülemeye başladı. 2020 Fizik Roman Ödülü, bilimin kalbinde yer alan yıldız hareketi gözlemlerine verildi. Samanyolu. Bu kadar dev kara deliklerin varlığı kesinleşirken, bunların kökenini kimse bilmiyor.
Gökbilimciler evrenin ilk milyar yılında milyarlarca güneş kütleli kara deliklerin var olduğunu bildirdiler. Evren bu kadar gençken bu kara delikler nasıl bu kadar büyüyebildi? Daha da şaşırtıcı olanı, yerel evrendeki gözlemler, süper kütleli kara deliklerin kütlesi ile bunların içinde bulunduğu çok daha büyük galaksiler arasında açık bir ilişki olduğunu gösteriyor. Galaksiler ve kara delikler tamamen farklı boyutlardadır; peki hangisi önce geldi: kara delikler mi yoksa galaksiler mi? Bu kozmik ölçekte bir “tavuk mu yumurta mı” problemidir.
JWST NIRCam HSC J2236+0032’nin 3,6 μm görüntüsü. Uzaklaştırılmış görüntü, kuasar görüntüsü ve kuasar ışığı çıkarıldıktan sonraki ana galaksi görüntüsü (soldan sağa). Işık yılı cinsinden görüntü ölçeği her panelde gösterilir. Kredi: Ding, Onoue, Silverman ve diğerleri.
Pekin Üniversitesi Kavli Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü’nde (KIAA) Kavli Astrofizik Üyesi Masafusa Onoue ve Kavli Evrenin Fiziği ve Matematiği Enstitüsü’nde (Kavli IPMU) araştırma görevlisi Xuheng Ding liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi ) ve Kavli IPMU’da profesör olan John Silverman bu soruyu şu şekilde cevaplamaya başladı: James Webb Uzay Teleskobu (JWST), uluslararası işbirliğiyle geliştirilen 6,5 metrelik bir uzay teleskobu. NASA, Avrupa Uzay Ajansı (ESA) ve Kanada Uzay Ajansı (CSA) tarafından yönetilecek ve Aralık 2021’de fırlatılacak.
Kuasarlar parlaktır, ancak ev sahibi galaksiler soluktur, bu da araştırmacıların kuasarın parıltısında galaksinin loş ışığını özellikle uzak mesafelerden tespit etmesini zorlaştırmıştır. “Kırmızıya kayma 6’da kuasarlara ev sahipliği yapan galaksileri bulmak, nefes kesici bir havai fişek gösterisinde buğulu gözlükler takarak ateşböceklerini tespit etmeye benzer. Ev sahibi galaksiler inanılmaz derecede sönük ve görüntü çözünürlüğü çok sınırlı. Hubble uzay teleskobugizli güzelliklerini ortaya çıkarmayı gerçek bir zorluk haline getiriyor” diyor Xuheng Ding.
Sanatçının NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu konsepti. Katkıda bulunanlar: NASA, ESA ve Northrop Grumman
Ekip, Evren yaklaşık 860 milyon yaşında iken JWST, HSC J2236+0032 ve HSC J2255+0251 ile 6.40 ve 6.34 kırmızıya kaymalarda iki kuasar gözlemledi. Bu iki kuasar, ilk olarak 8,2 metrelik Subaru Teleskobu’nun geniş alan araştırması ile keşfedildi ve araştırma ekibi bugüne kadar 160’tan fazla kuasar tespit etti. Bu kuasarların göreceli olarak düşük parlaklıkları, onları ev sahibi galaksinin özelliklerinin ölçümü için birincil hedefler haline getirdi ve konakçıların başarılı bir şekilde tespiti, bir kuasarda yıldız ışığının tespit edildiği bugüne kadarki en erken dönemi temsil ediyor.
İki kuasarın görüntüleri, JWST’nin NIRCam cihazıyla 3,56 ve 1,50 mikron kızılötesi dalga boylarında çekildi ve ev sahibi galaksiler, biriken kara deliklerin parlamasını dikkatlice modelleyip çıkardıktan sonra belirgin hale geldi. Ev sahibi galaksinin yıldız imzası, JWST’nin NIRSpec’i tarafından J2236+0032 için alınan bir spektrumda da görüldü ve bu, ev sahibi galaksinin tespitini daha da destekledi. “Japonya Ulusal Astronomi Gözlemevi’ndeki doktora yıllarımdan bu yana Subaru’nun yüksek kırmızıya kaymalı kuasar araştırmasına derinden dahil oldum. Subaru ile bulduğumuz HSC kuasarlarından elde edilen başarılı yıldız ışığı tespitinden son derece gurur duyuyorum” diyor Masafusa Onoue.
Kavli IPMU Proje Araştırmacısı Xuheng Ding, Profesör John Silverman ve Kavli Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü (PKU-KIAA) Kavli Astrofizik Araştırmacısı Masafusa Onoue (soldan sağa). Kredi: Kavli IPMU, Kavli IPMU, Masafusa Onoue
Ekip, gözlemlerden şunu buldu: Kara delik Galaksinin kütlesini barındıran kütle, daha yakın tarihli Evren’de görülenlere benzer. Sonuç, kara delikler ile konakçıları arasındaki ilişkinin, kara deliklerden sonraki ilk milyar yıl içinde zaten mevcut olduğunu gösteriyor. Büyük patlama. Ekip, kara deliklerin ve ana galaksilerinin kozmik zaman içindeki birlikte evrimsel büyüme geçmişini daha da kısıtlamayı amaçlayan, uzak kuasarların daha geniş bir örneğiyle bu çalışmaya devam edecek. Bu gözlemler, kara deliklerin ve onlara ev sahipliği yapan galaksilerin birlikte evrimine ilişkin modelleri sınırlayacaktır.
Bu keşif hakkında daha fazla bilgiyi Araştırmacıların Erken Evrendeki Kuasarların Ev Sahibi Galaksilerini Tespit Etme makalesinde okuyabilirsiniz.
Referans: Xuheng Ding, Masafusa Onoue, John D. Silverman, Yoshiki Matsuoka, Takuma Izumi, Michael A. Strauss, Knud Jahnke, Camryn L. Phillips, Junyao Li, “6’nın üzerindeki kırmızıya kaymalarda kuasar ev sahibi galaksilerden gelen yıldız ışığının tespiti” Marta Volonteri, Zoltan Haiman, Irham Taufik Andika, Kentaro Aoki, Shunsuke Baba, Rebekka Bieri, Sarah EI Bosman, Connor Bottrell, Anna-Christina Eilers, Seiji Fujimoto, Melanie Habouzit, Masatoshi Imanishi, Kohei Inayoshi, Kazushi Iwasawa, Nobunari Kashikawa, Toshihiro Kawaguchi, Kotaro Kohno, Chien-Hsiu Lee, Alessandro Lupi, Jianwei Lyu, Tohru Nagao, Roderik Overzier, Jan-Torge Schindler, Malte Schramm, Kazuhiro Shimasaku, Yoshiki Toba, Benny Trakhtenbrot, Maxime Trebitsch, Tommaso Treu, Hideki Umehata, Bram P Venemans, Marianne Vestergaard, Fabian Walter, Feige Wang ve Jinyi Yang, 28 Haziran 2023, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-023-06345-5