NASA teleskopları rekor kıran kara deliği keşfetti

Gökbilimciler, NASA teleskoplarını kullanarak X-ışınlarında şimdiye kadar görülen en uzak kara deliği keşfettiler. 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.

NASA’nın Chandra X-ışını Gözlemevi ve NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’ndan elde edilen verileri birleştiren bir araştırma ekibi, büyük patlamadan sadece 470 milyon yıl sonra büyüyen bir kara deliğin işaretini bulmayı başardı.

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. Yeni bir makaleye öncülük eden Harvard & Smithsonian (CfA) mevcut üzerinde arXiv ön baskı sunucusu ve dergide yayınlanması planlanıyor Doğa Astronomi bu sonuçları açıklıyoruz. “Aynı zamanda tespit ettiğimiz ışık miktarını artıran kozmik bir büyüteçten de yararlandık.” Bu büyütme etkisi, yerçekimsel merceklenme olarak bilinir.

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 alamet-i farikasıydı. 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.

Bu keşif, bazı süper kütleli kara deliklerin büyük patlamadan 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 kaynaklanıyorlar?

“Kara deliklerin oluştuktan sonra ne kadar hızlı büyüyebileceğine ilişkin fiziksel sınırlar var, ancak daha büyük kütleli olarak doğanların bir adım önde olduğu görülüyor. Bu, bir fidan dikmeye benzer; tam boyutlu bir ağaca dönüşmesi, dikmek yerine daha az zaman alır. sadece bir tohumla başladınız” dedi Princeton Üniversitesi’nden Andy Goulding. Goulding bu kitabın ortak yazarıdır. Doğa Astronomi makale ve baş yazarı yeni bir makale içinde Astrofizik Günlük Mektupları Webb’in spektrumunu kullanarak galaksinin mesafesini ve kütlesini bildiren.

Bogdan’ın ekibi, yeni keşfedilen kara deliğin büyük kütleli doğduğuna dair güçlü 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 kütlesine ek olarak ürettiği X ışınlarının miktarı ve Webb tarafından tespit edilen galaksinin parlaklığı, Yale Üniversitesi’nden ortak yazar Priyamvada Natarajan’ın 2017’deki teorik tahminleriyle örtüşüyor. Doğrudan devasa bir gaz bulutunun çökmesinden oluşan “Büyük Kara Delik”.

Natarajan, “Bunun ‘Büyük Bir Kara Delik’in ilk tespiti olduğunu ve bazı kara deliklerin büyük 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.”

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 da burada açıklanan Webb ve Chandra gözlemlerinin motivasyonunun bir kısmını sağlıyor.

Bogdan’ın ekibinin sonuçlarını açıklayan makale şu sayfada yer alıyor: Doğa Astronomive ön baskı çevrimiçi olarak mevcuttur. 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), Chrisine 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.