JWST’yi kullanan bir gökbilimci ekibi, erken evrene ait alışılmadık derecede kırmızı, yerçekimsel mercekli süper kütleli bir kara delik keşfetti ve bu kara deliğin, ev sahibi galaksiye göre daha önce gözlemlenen örneklerden önemli ölçüde daha büyük olduğunu ortaya çıkardı. Bu bulgu, erken kozmosta kara delikler ve galaksiler arasındaki ilişkiye dair anlayışımızı zorluyor. Kredi bilgileri: SciTechDaily.com
JWST görüntüleri süper kütleli bir şeyi ortaya çıkarıyor Kara delik Evrenin erken dönemlerinde, ev sahibi galaksiyle karşılaştırıldığında devasa boyutuyla dikkat çekiyor ve kalın tozla örtülüyor.
Negev Ben-Gurion Üniversitesi’nden Dr. Lukas Furtak ve Prof. Adi Zitrin liderliğindeki bir grup gökbilimci, James Webb Uzay Teleskobu’ndan (JWST) alınan görüntüleri analiz ederek, erken Evren’de son derece kırmızı, yerçekimsel mercekli süper kütleli bir kara delik tespit etti. . Renkleri, kara deliğin, ışığının çoğunu engelleyen kalın bir toz örtüsünün arkasında yer aldığını gösteriyor. Ekip, kara deliğin kütlesini ölçmeyi başardı ve bunun, ev sahibi galaksiyle karşılaştırıldığında, daha yerel örneklerde görülenden önemli ölçüde daha büyük olduğunu keşfetti. Bulgu şu tarihte yayınlandı: Doğa iki hafta önce.
JWST: Erken Evrenin Gizemlerini Ortaya Çıkarmak
İki yıl önce fırlatılan JWST, erken galaksi oluşumuna ilişkin görüşümüzde devrim yarattı. Bu, daha önce tahmin edilenden daha fazla miktarda ve daha fazla parlaklıkta çok erken galaksilerin tespit edilmesine yol açtı ve bazı yeni nesne türlerini ortaya çıkardı.
Kuasar Benzeri Bir Keşif
Bir grup gökbilimci, JWST görüntülerinde erken evrene ait mercekli, kuasar benzeri bir nesne tespit etmişti. Kuasarlar parlak aktif galaktik çekirdeklerdir: galaksilerin merkezlerinde aktif olarak malzeme biriktiren süper kütleli kara delikler.
James Webb Uzay Teleskobu, Evren hakkındaki olağanüstü soruları yanıtlamak ve astronominin tüm alanlarında çığır açan keşifler yapmak için tasarlanmış, bir sonraki büyük uzay bilimi gözlemevidir. Kredi bilgileri: Northrup Grumman
Yerçekimi Merceğinin Gücü
Kara deliğin üzerine malzeme birikmesi, ev sahibi galaksiyi gölgede bırakan bol miktarda radyasyon yayar ve bu da kompakt, parlak, yıldız benzeri bir görünüme yol açar. Furtak ve Zitrin’in nesneyi tanımladığı JWST görüntüleri UNCOVER programı için çekilmiştir (PI’ler: Swinburne Teknoloji Üniversitesi’nden Ivo Labbé ve Pittsburgh Üniversitesi’nden Rachel Bezanson), Abell gökada kümesinin alanını görüntülemiştir. 2744, benzeri görülmemiş bir derinliğe. Küme büyük miktarlarda kütle içerdiğinden, uzay-zamanı veya yakınında hareket eden ışık ışınlarının yollarını bükerek etkili bir şekilde yerçekimsel mercek oluşturur. Yerçekimi merceği, arkasındaki arka plandaki gökadaları büyütür ve gökbilimcilerin, başka türlü mümkün olmayacak kadar uzak gökadaları gözlemlemelerine olanak tanır.
Kırmızı Nokta Fenomeni
“JWST ilk verilerini göndermeye başladığında çok heyecanlandık. UNCOVER programı için gelen verileri tarıyorduk ve çok kompakt ancak kırmızı çiçek açan üç nesne dikkat çekici bir şekilde öne çıktı ve gözümüze çarptı, “diyor BGU’da doktora sonrası araştırmacı ve keşif makalelerinin baş yazarı Dr. Lukas Furtak. “Onların ‘kırmızı nokta’ görünümü, hemen onun kuasar benzeri bir nesne olduğundan şüphelenmemize yol açtı.”
Gizemi Çözmek
Furtak ve UNCOVER grubu nesneyi araştırmaya başladı. Prof. Zitrin, “Galaksi kümesi için oluşturduğumuz sayısal mercek modelini kullanarak, üç kırmızı noktanın, Evren sadece 700 milyon yaşında iken görülen aynı arka plan kaynağının birden fazla görüntüsü olması gerektiğini belirledik” diyor. BGU’da bir gökbilimci ve keşif makalelerinin baş yazarlarından biri.
Süper Kütleli Bir Atılım
“Nesnenin renklerinin analizi, onun tipik bir yıldız oluşturan galaksi olmadığını gösterdi. Bu, süper kütleli kara delik hipotezini daha da destekledi” diyor Pittsburgh Üniversitesi’nden ve UNCOVER programının eşbaşkanlarından Prof. Rachel Bezanson. Prof. Bezanson, “Kompakt boyutuyla birlikte, bunun muhtemelen süper kütleli bir kara delik olduğu ortaya çıktı, ancak yine de o ilk zamanlarda bulunan diğer kuasarlardan farklıydı” diye ekledi. Benzersiz kırmızı ve kompakt nesnenin keşfi geçen yıl yayınlandı içinde Astrofizik Dergisi. Ama bu hikayenin sadece başlangıcıydı.
Spektral İçgörüler ve Sürprizler
Ekip daha sonra “kırmızı noktanın” üç görüntüsüne ait JWST/NIRSpec verilerini elde etti ve verileri analiz etti. Swinburne Teknoloji Üniversitesi’nden ve UNCOVER programının eşbaşkanlarından Prof. Ivo Labbé, “Spektra akıllara durgunluk vericiydi” diyor ve şöyle devam ediyor: “Üç görüntüden gelen sinyal, mercek büyütmeyle bir araya getirildiğinde ortaya çıkan spektrum eşdeğerdir JWST’nin merceksiz bir nesne üzerinde ~1700 gözlem saatine kadar gözlem yapması, JWST’nin erken evrendeki tek bir nesne için elde ettiği en derin spektrum olmasını sağlıyor” diyor Prof. Labbé.
“Spektrayı kullanarak, yalnızca kırmızı kompakt nesnenin süper kütleli bir kara delik olduğunu doğrulamayı ve kırmızıya kaymasını tam olarak ölçmeyi değil, aynı zamanda emisyon çizgilerinin genişliğinden kütlesi için sağlam bir tahmin elde etmeyi de başardık” diyor baş yazar Dr. Furtak. “Gaz, kara deliğin çekim alanında yörüngede dönüyor ve galaksilerin diğer kısımlarında görülmeyen çok yüksek hızlara ulaşıyor. Doppler kayması nedeniyle, biriken malzemenin yaydığı ışık, hızına bağlı olarak bir tarafta kırmızıya, diğer tarafta maviye kayar. Bu da spektrumdaki emisyon çizgilerinin genişlemesine neden oluyor.”
Gölgede Kalan Bir Galaksi
Ancak ölçüm başka bir sürprize yol açtı. Doğa iki hafta önce: Kara deliğin kütlesi, ev sahibi galaksinin kütlesiyle karşılaştırıldığında aşırı derecede yüksek görünüyor.
“O galaksinin tüm ışığı, günümüzün yıldız kümesi büyüklüğündeki küçük bir bölgeye sığmalı. Kaynağın yerçekimsel mercekle büyütülmesi bize boyut konusunda çok hassas sınırlar verdi. Olası tüm yıldızları bu kadar küçük bir bölgeye sığdırsak bile, kara delik sistemin toplam kütlesinin en az %1’i kadar oluyor” diyor Prof. Jenny Greene. Princeton Üniversitesi ve son makalenin baş yazarlarından biri. “Aslında, erken Evrendeki diğer birkaç süper kütleli kara deliğin de benzer bir davranış gösterdiği bulundu; bu da kara delik ve ev sahibi galaksinin büyümesine ve aralarındaki etkileşime dair bazı ilgi çekici görüşlere yol açıyor ve bu da iyi anlaşılmadı.”
Kozmik Tavuk ve Yumurta İkilemi
Gökbilimciler, bu tür süper kütleli kara deliklerin, örneğin yıldız kalıntılarından mı, yoksa evrenin erken dönemlerinde doğrudan kara deliklere çöken malzemelerden mi büyüdüğünü bilmiyorlar.
Prof. Zitrin, “Bir bakıma bu, tavuk ve yumurta probleminin astrofiziksel eşdeğeridir” diyor. “Şu anda hangisinin önce geldiğini bilmiyoruz; galaksi mi yoksa kara delik mi, ilk kara deliklerin ne kadar büyük olduğunu ve nasıl büyüdüklerini.”
JWST’den Gelecek İçgörüleri
Yakın zamanda JWST ile çok daha fazla “küçük kırmızı nokta” ve diğer aktif galaktik çekirdekler tespit edildiğinden, yakın zamanda daha iyi bir fikre sahip olacağımızı umuyoruz.
Referans: Lukas J. Furtak, Ivo Labbé, Adi Zitrin, Jenny E. Greene, Pratika Dayal, Iryna Chemerynska, Vasily Kokorev, Tim B. Miller tarafından yazılan “Erken Evren’de mercekli bir AGN’de kütle oranını barındırmak için yüksek bir kara delik” , Andy D. Goulding, Anna de Graaff, Rachel Bezanson, Gabriel B. Brammer, Sam E. Cutler, Joel Leja, Richard Pan, Sedona H. Price, Bingjie Wang, John R. Weaver, Katherine E. Whitaker, Hakim Atek, Ákos Bogdán, Stéphane Charlot, Emma Curtis-Lake, Pieter van Dokkum, Ryan Endsley, Robert Feldmann, Yoshinobu Fudamoto, Seiji Fujimoto, Karl Glazebrook, Stéphanie Juneau, Danilo Marchesini, Micheal V. Maseda, Erica Nelson, Pascal A. Oesch, Adèle Plat, David J. Setton, Daniel P. Stark ve Christina C. Williams, 14 Şubat 2024, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-024-07184-8