NASA'nın Webb'i Galaksisinden Önce Oluşan Kara Deliği Ortaya Çıkardı

Hangisi önce gelir, galaksi mi yoksa kara delik mi? Bilmiyoruz, ancak bilim adamları uzun süredir bunun galaksi olabileceğini düşünüyorlardı: Mevcut bir galaksideki büyük yıldızlar yakıtlarını tüketip çökerek kara delikler oluşturuyorlar; bu kara delikler çevredeki malzemeleri silip süpürüyor ve zamanla birleşerek daha büyük varlıklar oluşturabiliyor.

Ancak Güneş'in kütlesinin milyonlarca ila milyarlarca katı kadar olan ve şu anda erken evrende binlercesi tespit edilen kara deliklerin nasıl bu kadar hızlı büyüyebildiğini anlamak zor. küçük tohumlar.

Şimdi, NASA'nın James Webb Uzay Teleskobu'nu kullanan araştırmacılar, bazı süper kütleli kara deliklerin başlangıçtan beri çok büyük olduğuna, bir yıldız çöküş aşaması olmadan ve onları besleyecek çok daha büyük bir ana galaksi olmadan oluştuklarına dair açık kanıtlar tespit ettiler.

Birleşik Krallık'taki Cambridge Üniversitesi'nden Roberto Maiolino, "Bu dikkate değer bir bulgu" dedi. Doğa ve Kraliyet Astronomi Topluluğunun Aylık Bildirimleri. "Bu bir paradigma değişimi; kara deliklerin nasıl oluştuğuna ve büyüdüğüne dair klasik senaryoların tamamen yeniden gözden geçirilmesi."

Takımın vardığı sonuç şunlara dayanmaktadır: detaylı gözlemler Abell2744-QSO1'in (QSO1), prototipi Küçük Kırmızı Nokta büyük patlamadan sadece 700 milyon yıl sonra vardı.

QSO1 yalnızca 1.300 ışık yılı çapında olmasına ve ışığının 13 milyar yıldan fazla bir süredir yol almasına rağmen, onu incelemek diğer Küçük Kırmızı Noktaların çoğundan daha kolaydır çünkü yerçekimsel olarak merceklenmiş gökada kümesi Abell 2744 tarafından (Pandora'nın Kümesi). QSO1 hem büyütülmüş hem de üç kez görüntülenmiş olup gökyüzünde üç farklı konumda görünmektedir.

İlk çalışmalar QSO1'in keşfi, Güneş'in kütlesinin 40 milyon katı olduğu tahmin edilen süper kütleli bir kara deliğin çevresinde dönen, parlayan hidrojen ve helyum gazından oluşan bir buluttan biraz daha fazlası olabileceğine dair ikna edici kanıtlar ortaya çıkardı. Ancak Webb tarafından keşfedilen diğer erken dönem kara deliklerde olduğu gibi, bunun da gerçekten bu kadar büyük olup olmadığı konusunda belirsizlik vardı.

Yine Cambridge Üniversitesi'nden ortak yazar Francesco D'Eugenio, "Şimdiye kadar, erken evrendeki kara deliklerin tüm kütle ölçümleri, yerel evrende onlar hakkında bildiklerimize dayanan varsayımlara dayanarak dolaylı olarak yapılıyordu. Bu varsayımların uzak evren için gerçekten geçerli olup olmadığını bilmiyorduk" dedi.

Ekip, eğer QSO1'in kara deliği göründüğü kadar büyükse, integral alan birimini kullanabilmeleri gerektiğini fark etti (kullanım kılavuzu) Webb'in NIRSpec (Yakın Kızılötesi Spektrografı) üzerinde yerçekiminin etrafında dönen gaz üzerindeki etkilerini izlemek ve aynı zamanda gazdaki çeşitli elementlerin dağılımını haritalamak için.

Çalışmalardan birinin baş yazarları olan Floransa Üniversitesi'nden Cambridge yüksek lisans öğrencisi Ignas Juodžbalis ve Cosimo Marconcini IFU'yu kullandı gözlemler kara deliği çevreleyen hidrojen gazının hareketlerini haritalamak için. Plan yaptıklarında dönüş hızı merkezden uzaklığın bir fonksiyonu olarak gazın Kepler hareketi: Güneş sistemimizdeki gezegenlerin Güneş'in etrafında dönmesi gibi, merkezi bir noktanın etrafında döner.

Juodžbalis, "Bu önemli çünkü bize QSO1 kütlesinin çoğunun merkezdeki kara delikte yoğunlaştığını gösteriyor" dedi. "Eğer kütle daha fazla dağılmış olsaydı, yani çok sayıda yıldız olsaydı, gaz bu mükemmel Kepler rotasyonuna sahip olmazdı."

Keplerian hareketi basit kurallarla yönetildiğinden yer çekimi kanunlarıEkip, kara delik kütlesini doğrudan hesaplamak için gaz hızı ölçümlerini kullanabildi; bu daha önce mümkün olmayan bir başarıydı.

Kara deliğin sadece çok büyük (yaklaşık 50 milyon güneş kütlesi) olmakla kalmayıp, QSO1'in toplam kütlesinin en azından şaşırtıcı üçte ikisini oluşturduğunu da buldular. Bu oran, süper kütleli kara deliklerin, ev sahibi galaksinin toplam kütlesinin yalnızca küçük bir kısmını oluşturduğu yakın galaksilerdekinden binlerce kat daha fazladır.

IFU kompozisyon haritaları bu sonuçları destekledi; QSO1'deki gazın neredeyse tamamen hidrojen ve helyumdan oluştuğunu, yıldızlar ve yıldız kalıntıları açısından zengin bir galakside beklenebilecek oksijen gibi ağır elementlerin çok azının bulunduğunu gösterdi. bir ile metaliklik Güneş'in %0,5'inden daha az olan QSO1, şimdiye kadar ölçülen en bozulmamış galaktik ortamlardan biridir.

Maiolino, "Bu olağanüstü bir sonuç" dedi. "Bu, büyük patlamadan sonraki ilk milyar yıl içinde bir kara delik kütlesinin ilk doğrudan ölçümüdür ve önceki ölçümlerle tutarlıdır." Ekip bunun, dolaylı kütle ölçümleri için kullanılan varsayımların geçerli olduğuna ve erken evrendeki diğer kara deliklerin kütlelerinin fazla tahmin edilmediğine dair iyi bir işaret olduğunu düşünüyor.

Ev sahibi galaksiye göre QSO1'in aşırı büyük kütlesi, onun çok daha küçük, yıldız kütleli kara deliklerin birleşip beslenmesinden yavaş yavaş oluşmuş olamayacağını gösteriyor. Juodžbalis, "Önemli bir ana galaksiye sahip olmayan ve yıldız süreçlerinden önce gelen bir kara delik bulduk gibi görünüyor" dedi. "Bu çok heyecan verici çünkü bunun kanıtı ilkel kara delikler veya doğrudan çöken kara deliklerBunlar teorize edilmiş ancak doğrulanmamıştır.”

QSO1'in kara deliği ister büyük patlamanın ilk saniyesinde oluşan bir "ağır tohumdan", ister dev bir gaz bulutunun çökmesinden bir süre sonra evrimleşmiş olsun, neredeyse kesinlikle büyük doğmuştur ve çevresinde bir galaksi oluşturmanın ilk aşamalarında olabilir.

Ekip, QSO1 gibi Küçük Kırmızı Noktaların erken evrende nadir olamayacağını düşünüyor ve analiz sürecinde. benzer nesneler Süper kütleli kara deliklerin gerçekte şu anda bulundukları galaksilerden önce gelip gelmediğini öğrenmek için.

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, ortakları ESA (Avrupa Uzay Ajansı) ve CSA (Kanada Uzay Ajansı) ile birlikte NASA tarafından yürütülen uluslararası bir programdır.

Webb hakkında daha fazla bilgi edinmek için şu adresi ziyaret edin:

https://science.nasa.gov/webb

Aşağıdaki bölümlerde bu makalenin görsellerini ve videolarını mevcut tüm çözünürlüklerde indirmek için bağlantılar ve ardından ilgili bilgi bağlantıları, medya kişileri ve varsa araştırma makalesi ve İspanyolca çeviri bağlantıları bulunmaktadır.