|
Обнаружили самую далекую активную черную дыру
|
|
|
|
Исследователи обнаружили самую далекую активную сверхмассивную черную дыру на сегодняшний день с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Галактика CEERS 1019 существовала примерно через 570 миллионов лет после Большого взрыва, и ее черная дыра менее массивна, чем любая другая, идентифицированная в ранней Вселенной. В дополнение к черной дыре в CEERS 1019 исследователи обнаружили еще две черные дыры, которые находятся на меньшей стороне и существовали через 1 миллиард и 1,1 миллиарда лет после Большого взрыва. JWST также определил одиннадцать галактик, которые существовали, когда Вселенной было от 470 до 675 миллионов лет.
|
|
|
|
Доказательства были предоставлены JWST в рамках исследования космической эволюции раннего выпуска (CEERS), проведенного Стивеном Финкельштейном, профессором астрономии Техасского университета в Остине. Программа объединяет высокодетализированные изображения JWST в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне и данные, известные как спектры, которые использовались для этих открытий. «Наблюдение за этим далеким объектом в этот телескоп очень похоже на просмотр данных о черных дырах, которые существуют в галактиках, близких к нашей», — сказала Ребекка Ларсон, недавний доктор философии. выпускник UT Austin, который руководил исследованием. «Есть так много спектральных линий для анализа». Команда опубликовала эти результаты в нескольких первоначальных статьях в специальном выпуске The Astrophysical Journal Letters.
|
|
|
CEERS 1019 примечательна не только тем, как давно она существовала, но и тем, насколько относительно мало весит ее черная дыра. Ее масса составляет около 9 миллионов солнечных масс, что намного меньше, чем у других черных дыр, которые также существовали в ранней Вселенной и были обнаружены другими телескопами. Масса этих гигантов обычно превышает массу Солнца более чем в 1 миллиард раз, и их легче обнаружить, потому что они намного ярче. Черная дыра в CEERS 1019 больше похожа на черную дыру в центре нашей галактики Млечный Путь, масса которой в 4,6 миллиона раз превышает массу Солнца. Несмотря на меньшие размеры, эта черная дыра существовала настолько раньше, что до сих пор трудно объяснить, как она образовалась так скоро после возникновения Вселенной. Исследователи давно знали, что более мелкие черные дыры должны были существовать во Вселенной раньше, но только когда JWST начал наблюдения, они смогли сделать окончательные обнаружения.
|
|
|
|
Мало того, что команда смогла распутать, какие излучения в спектре исходят от черной дыры, а какие — от принимающей ее галактики, они также могли бы точно определить, сколько газа поглощает черная дыра, и определить скорость звездообразования в ее галактике. Команда обнаружила, что эта галактика поглощает столько газа, сколько может, а также производит новые звезды. Они обратились к изображениям, чтобы выяснить, почему это может быть. Визуально CEERS 1019 выглядит как три ярких сгустка, а не как единый круглый диск. «Мы не привыкли видеть столько структур на изображениях на таких расстояниях», — сказал член команды CEERS Джейхан Карталтепе, доцент астрономии Рочестерского технологического института в Нью-Йорке. «Слияние галактик может быть частично ответственно за разжигание активности в черной дыре этой галактики, и это также может привести к усилению звездообразования».
|
|
|
|
Это только первые новаторские результаты исследования CEERS. «До сих пор исследования объектов в ранней Вселенной были в основном теоретическими», — сказал Финкельштейн. «С Уэббом мы можем не только видеть черные дыры и галактики на экстремальных расстояниях, но теперь мы можем начать их точное измерение. Это огромная мощность этого телескопа». В будущем, возможно, данные JWST также могут быть использованы для объяснения того, как формировались ранние черные дыры, и пересмотрят модели исследователей того, как черные дыры росли и развивались в первые несколько сотен миллионов лет истории Вселенной. Космический телескоп Джеймса Уэбба — это международная программа, возглавляемая НАСА совместно с его партнерами, Европейским космическим агентством и Канадским космическим агентством.
|
|
Более далекие черные дыры и галактики
|
|
|
|
Обзор CEERS обширен, и в нем есть еще много чего для изучения. Член команды Дейл Кочевски из колледжа Колби в Уотервилле, штат Мэн, и команда быстро обнаружили в данных еще одну пару маленьких черных дыр. Первую, в пределах галактики CEERS 2782, было легче всего выделить. Никакая пыль не мешает обзору JWST, поэтому исследователи могли сразу определить, когда эта черная дыра существовала в истории Вселенной — всего через 1,1 миллиарда лет после Большого взрыва. Вторая черная дыра в галактике CEERS 746 существовала несколько раньше, через 1 миллиард лет после Большого взрыва. Его яркий аккреционный диск, кольцо из газа и пыли, окружающее сверхмассивную черную дыру, все еще частично покрыт пылью. «Центральная черная дыра видна, но присутствие пыли предполагает, что она может находиться внутри галактики, которая также яростно выбрасывает звезды», — пояснил Коцевски.
|
|
|
|
Как и в CEERS 1019, две другие недавно описанные черные дыры (в галактиках CEERS 2782 и CEERS 746) также имеют «легкий вес» — по крайней мере, по сравнению с ранее известными сверхмассивными черными дырами на этих расстояниях. Их масса примерно в 10 миллионов раз превышает массу Солнца. «Исследователи давно знали, что в ранней Вселенной должны были быть черные дыры меньшей массы. Уэбб — первая обсерватория, которая может зафиксировать их так четко», — сказал Коцевски. «Теперь мы думаем, что черные дыры с меньшей массой могут быть повсюду, ожидая своего открытия». До JWST все три черные дыры были слишком слабыми, чтобы их можно было обнаружить. «С другими телескопами эти цели выглядят как обычные звездообразующие галактики, а не как активные сверхмассивные черные дыры», — добавил Финкельштейн.
|
|
|
|
Чувствительные спектры JWST также позволили этим исследователям измерить точные расстояния и, следовательно, возраст галактик в ранней Вселенной. Члены команды Пабло Аррабаль Аро из NOIRLab Национального научного фонда и Сейджи Фудзимото, исследователь с докторской степенью и сотрудник Хаббла в UT Austin, идентифицировали 11 галактик, которые существовали через 470-675 миллионов лет после Большого взрыва. Мало того, что они очень далеки, примечателен тот факт, что было обнаружено так много ярких галактик. Исследователи предположили, что JWST обнаружит меньше галактик, чем на этих расстояниях. «Я поражен количеством очень подробных спектров удаленных галактик, которые вернул Уэбб», — сказал Аррабаль Аро. «Эти данные абсолютно невероятны». Эти галактики быстро формируют звезды, но еще не настолько обогащены химическим составом, как галактики, которые находятся намного ближе к дому. «Уэбб был первым, кто обнаружил некоторые из этих галактик, — объяснил Фудзимото. «Этот набор, наряду с другими далекими галактиками, которые мы можем идентифицировать в будущем, может изменить наше понимание звездообразования и эволюции галактик на протяжении всей космической истории», — добавил он.
|
|
|
|
Источник
|
