A NASA egy rekordméretű szupermasszív fekete lyukat fedez fel több mint 13 milliárd fényévnyi távolságban

A csillagászok felfedezték a röntgensugárzással valaha megfigyelt legtávolabbi fekete lyukat, amely az UHZ1 galaxisban található, több mint 13 milliárd fényévre. A Chandra Röntgen Obszervatórium és a James Webb Űrteleszkóp adatai alapján az eredmények azt sugallják, hogy a fekete lyuk születéskor hatalmas volt, ami megkérdőjelezi a korai univerzum szupermasszív fekete lyukairól szóló jelenlegi elméleteket. Köszönetnyilvánítás: NASA

• A szupermasszív tömeg növekedésének fő mutatója Fekete lyuk – Röntgensugárzás – egy messzi-messzi galaxisban található.
• Ez az UHZ1 galaxis 13,2 milliárd fényévnyire található, és akkor figyelték meg, amikor az univerzum csak 3%-a volt jelenlegi korának.
• NASAChandra X-ray Obszervatórium és James Webb űrteleszkóp Erőfeszítéseiket egyesítették a felfedezés érdekében.
• Ez az eddigi legjobb bizonyíték arra, hogy néhány korai fekete lyuk hatalmas gázfelhőkből keletkezett.

A csillagászok a Chandra és Webb űrteleszkópok segítségével felfedezték a röntgensugárzásban valaha észlelt legtávolabbi fekete lyukat (az UHZ1 névre keresztelt galaxisban). A röntgensugárzás egyértelmű jele egy szupermasszív fekete lyuk jelenlétének. Ez az eredmény magyarázatot adhat arra, hogyan keletkeztek az univerzum első szupermasszív fekete lyukai. Ezek a képek az UHZ1 mögötti Abell 2744 galaxishalmazt mutatják a Chandra röntgensugárzásában és a Webb infravörös adataiban, valamint közeli felvételek az UHZ1 fekete lyuk gazdagalaxisáról. Forrás: röntgen: NASA/CXC/SAO/Bogdán Ákos; Infravörös: NASA/ESA/CSA/STScI; Képfeldolgozás: NASA/CXC/SAO/L. Fratari és K. Arcand

A NASA teleszkópjai rekordméretű fekete lyukat fedeztek fel

Ez a kép felfedi a valaha röntgensugárzással azonosított legtávolabbi fekete lyukat, amely potenciálisan rávilágít az univerzum legrégebbi szupermasszív fekete lyukainak kialakulására. A felfedezést a NASA Chandra X-ray Obszervatóriumának röntgensugarai (lilával) és a James Webb Űrteleszkóp infravörös adataival (piros, zöld és kék színnel) tették.

Magyar távok és jegyzetek

A rendkívül távoli fekete lyuk az UHZ1 galaxisban az Abell 2744 galaxishalmaz irányában található. A galaxishalmaz körülbelül 3,5 milliárd fényévnyire van a Földtől. Webb adatai azonban azt mutatják, hogy az UHZ1 sokkal távolabb van, mint az Abell 2744. Körülbelül 13,2 milliárd fényévnyire az UHZ1-et akkor lehetett látni, amikor az univerzum csak 3%-a volt jelenlegi korának.

Gravitációs lencsék és röntgen érzékelés

A Chandra több mint kéthetes megfigyelései alapján a kutatóknak sikerült kimutatniuk az UHZ1 röntgensugárzását, ami egy szupermasszív fekete lyuk jelenlétét jelzi a galaxis közepén. A röntgenjel annyira halvány, hogy Chandra csak ilyen hosszú megfigyelés mellett tudta érzékelni a gravitációs lencseként ismert jelenség miatt, amely négyszeresére növelte a jelet.

Képalkotó és tájékozódási technikák

A kép lila részein az Abell 2744-ben nagy mennyiségű forró gázból származó röntgensugárzás látható. Az infravörös képen több száz galaxis látható a halmazban, néhány előtérben lévő csillaggal együtt. A betétek egy kis területre nagyítva UHZ1 körül vannak. A webes képen látható kis objektum a távoli UHZ1 galaxis, a Chandra-kép közepén pedig az UHZ1 közepén található szupermasszív fekete lyukhoz közeli anyagból érkező röntgensugárzás látható. A röntgenforrás nagy mérete a galaxis infravörös képéhez képest azért, mert ez jelenti a legkisebb térfogatot, amelyet Chandra képes feloldani. A röntgensugarak valójában a galaxis egy sokkal kisebb régiójából származnak.

Különböző simításokat alkalmaztak a teljes mezős Chandra-képre és a közeli Chandra-képre. Simítást hajtottak végre a nagy kép sok pixelén, hogy kiemeljék a halvány klaszter-kibocsátást, annak rovására, hogy ne jelenjenek meg a halvány röntgenpontforrások, például az UHZ1. Sokkal kevesebb simítást alkalmaztak a közeli képen, így halvány röntgenforrások jelennek meg. A kép tájolása úgy történik, hogy az észak a függőlegestől jobbra 42,5 fokkal mutasson.

Illusztráció: Egy nehéz fekete lyuk egy hatalmas gázfelhő közvetlen összeomlásából keletkezett. A kép forrása: NASA/STScI/Leah Hostak

A felfedezés fontossága

A felfedezés fontos annak megértéséhez, hogy egyes szupermasszív fekete lyukak – amelyek akár több milliárd naptömeget is tartalmaznak, és a galaxisok középpontjában találhatók – hogyan érhetnek el hatalmas tömegeket ilyen hamar az Ősrobbanás után. Közvetlenül hatalmas gázfelhők összeomlásából keletkeztek, tízezer és százezer nap közötti fekete lyukakat hozva létre? Vagy az első csillagok robbanásából származik, amelyek mindössze tíz-száz nap tömegű fekete lyukakat hoznak létre?

Kutatási eredmények és elméleti vonatkozások

A csillagászok csapata erős bizonyítékot talált arra, hogy az UHZ1-ben újonnan felfedezett fekete lyuk hatalmas tömegként született. Tömegét 10 és 100 millió nap közé becsülik a röntgensugarak fényessége és energiája alapján. Ez a tömegtartomány hasonló a galaxis összes csillagéhoz, amelyben élnek, ami éles ellentétben áll a közeli univerzum galaxisainak középpontjában lévő fekete lyukakkal, amelyek jellemzően saját tömegüknek csak körülbelül tized százalékát tartalmazzák. . Gazda galaxiscsillagok.

A fekete lyuk fiatalkori nagy tömege, valamint az általa kibocsátott röntgensugarak mennyisége és a Webb felfedezett galaxis fényessége mind összhangban vannak a 2017-es elméleti előrejelzésekkel egy „szupermasszív fekete lyukról”, amely közvetlenül keletkezett a galaxist. Egy hatalmas gázfelhő összeomlása.

Folyamatos kutatás és együttműködés

A kutatók azt tervezik, hogy ezeket és más, a Webbtől és más teleszkópokból származó adatokat gyűjtő eredményeket felhasználják, hogy nagyobb képet alkossanak a korai univerzumról.

Megjelenik az eredményeket leíró papír Természet csillagászat. A szerzők közé tartozik Akos Bogdan (Asztrofizikai Központ | Harvard és Smithsonian), Andy Golding (Princeton egyetem), Priyamvada Natarajan (Yale Egyetem), Kovács Ursolya (Masaryk Egyetem, Csehország), Grant Tremblay (CFA), Urmila Chadayamuri (CfA), Marta Volontaire (Institut de Astrophysique de Paris, Franciaország), Ralph Kraft (CfA), William Fuhrmann (CfA), Christine Jones (CfA), Eugene Chorazov (Max Planck Asztrofizikai Intézet, Németország) és Irina Zhuravleva (Chicagói Egyetem).

A mindkét kutatásban felhasznált Webb-adatok az Ultradeep Nirspec és a nirCam Observations Before the Era of Reionization (UNCOVER) elnevezésű felmérés részét képezik. Az UNCOVER csapat tagja, Andy Golding által vezetett lap megjelenik Astrophysical Journal Letters. A társszerzők között van az UNCOVER csapat többi tagja, valamint Bogdan és Natarajan is. Az UHZ1 megfigyelt tulajdonságait a hatalmas fekete lyukgalaxisok elméleti modelljeivel összehasonlító részletes értelmező dokumentum jelenleg felülvizsgálat alatt áll, és előnyomat is elérhető. itt.

Referenciák:

Akos Bogdan, Andy D. Golding, Priyamvada Natarajan, Ursulia E. Kovacs, Grant R. Tremblay, Urmila Chadayamuri, Marta Volontiri „Bizonyíték a korai szupermasszív fekete lyukak nehéz magjainak eredetére az az ≈ 10 röntgenkvazárból” , Ralph P. Kraft, William R. . Forman, Christine Jones, Eugene Chorazov és Irina Zhuravleva, 2023. november 6., Természet csillagászat.
doi: 10.1038/s41550-023-02111-9

„Felfedezés: Az első hatalmas fekete lyukak növekedése a JWST/NIRSpec-től – A röntgensugárzással megvilágított AGN spektroszkópiai vöröseltolódása z = 10,1-nél”, Andy D. Golding és Jenny E. Green és David J. Seaton, Ivo Lappé, Rachel Bezançon, Tim B. Miller, Hakim Atiq, Akos Bogdan, Gabriel Brammer, Iryna Chemerinska, Sam E. Cutler, Pratika Dayal, Yoshinobu Fudamoto, Seiji Fujimoto, Lukas J. Furtak, Vaszilij Kokorev, Gaurav Khullar, Joel Leja, Danilo Marchesini, Priyamvada Natarajan, Erika Nelson, Pascal A. Oish, Richard Pan, Casey Papovich, Sedona H. Price, Peter van Dokkum, Benjie Wang, 冰洁王, John R. Weaver, Catherine E. Whitaker és Adi Zittrain, 2023. szeptember 22. Astrophysical Journal Letters.
doi: 10.3847/2041-8213/acf7c5

A NASA Marshall Űrrepülési Központja irányítja a Chandra programot. A Smithsonian Astrophysical Observatory Chandra röntgenközpontja irányítja a tudományos műveleteket a Cambridge-ből (Massachusetts) és a repülési műveleteket a Massachusetts állambeli Burlingtonból.

A James Webb Űrteleszkóp a világ vezető űrtudományi obszervatóriuma. Webb megfejti naprendszerünk titkait, a távoli világokon túlra tekint más csillagok körül, és felfedezi univerzumunk titokzatos szerkezetét és eredetét, valamint a benne elfoglalt helyünket. A WEB egy nemzetközi program, amelyet a NASA vezet partnereivel, az Európai Űrügynökséggel (ESA).Európai Űrügynökség) és a Kanadai Űrügynökség.