NASA, 13 milyar ışıkyılı uzaklıkta rekor kıran süper kütleli bir kara delik keşfetti

• Büyüyen süper kütleli kütlenin önemli bir göstergesi Kara delik – X-ışını emisyonu – çok çok uzak bir galakside bulundu.
• Bu galaksi, UHZ1, 13,2 milyar ışıkyılı uzaklıkta yer alıyor ve evrenin şu andaki yaşının yalnızca %3’ü olduğu bir dönemde gözlemlendi.
• NASAChandra X-ışını Gözlemevi ve James Webb Uzay Teleskobu Bu keşfi yapmak için çabalarını birleştirdiler.
• Bu, bazı erken kara deliklerin büyük gaz bulutlarından oluştuğuna dair şimdiye kadarki en iyi kanıttır.

Gökbilimciler, Chandra ve Webb uzay teleskoplarını kullanarak X-ışınlarında şimdiye kadar tespit edilen en uzak kara deliği (UHZ1 olarak adlandırılan bir galakside) keşfettiler. X-ışını emisyonu, süper kütleli bir kara deliğin varlığının açık bir işaretidir. Bu sonuç, evrendeki ilk süper kütleli kara deliklerin bazılarının nasıl oluştuğunu açıklayabilir. Bu görüntüler, UHZ1’in arkasındaki Abell 2744 gökada kümesini, Chandra’dan gelen X-ışını ve Webb’den alınan kızılötesi verilerin yanı sıra, UHZ1 kara deliğinin ev sahibi gökadasının yakın çekimlerini göstermektedir. Kaynak: X-ışını: NASA/CXC/SAO/Ákos Bogdán; Kızılötesi: NASA/ESA/CSA/STScI; Görüntü işleme: NASA/CXC/SAO/L. Fratari ve K. Arcand

NASA teleskopları rekor kıran bir kara delik keşfetti

Bu görüntü, şimdiye kadar X-ışınları aracılığıyla tespit edilen en uzak kara deliği ortaya çıkarıyor ve evrendeki en eski süper kütleli kara deliklerin oluşumuna potansiyel olarak ışık tutuyor. Keşif, NASA’nın Chandra X-ışını Gözlemevi’nden alınan X-ışınları (mor renkle gösterilmiştir) ve James Webb Uzay Teleskobu’ndan alınan kızılötesi verileri (kırmızı, yeşil ve maviyle gösterilmiştir) kullanılarak yapıldı.

Macar mesafeleri ve notları

UHZ1 galaksisindeki son derece uzak kara delik, Abell 2744 galaksi kümesi yönünde yer alıyor. Galaksi kümesi Dünya’dan yaklaşık 3,5 milyar ışıkyılı uzaklıkta. Ancak Webb’in verileri, UHZ1’in Abell 2744’ten çok daha uzakta olduğunu ortaya koyuyor. Yaklaşık 13,2 milyar ışıkyılı uzaklıktaki UHZ1, evren şu anki yaşının yalnızca %3’ü iken görülebiliyordu.

Yerçekimi mercekleme ve X-ışını tespiti

Araştırmacılar, Chandra’nın iki haftadan uzun süren gözlemlerini kullanarak, galaksinin merkezinde büyüyen süper kütleli bir kara deliğin varlığının bir göstergesi olan UHZ1’den gelen X-ışını emisyonunu tespit edebildiler. X-ışını sinyali o kadar zayıf ki, Chandra bu kadar uzun bir gözleme rağmen onu ancak yerçekimi merceklenmesi olarak bilinen ve sinyali dört kat artıran bir olay nedeniyle tespit edebildi.

Görüntüleme ve yönlendirme teknikleri

Görüntünün mor kısımları, Abell 2744’teki büyük miktardaki sıcak gazdan gelen X ışınlarını gösteriyor. Kızılötesi görüntü, kümedeki yüzlerce gökadayı ve ön plandaki birkaç yıldızı gösteriyor. Ekler, UHZ1 çevresinde ortalanan küçük bir bölgeye genişletilir. Web görüntüsündeki küçük nesne uzak galaksi UHZ1’dir ve Chandra görüntüsünün merkezi, UHZ1’in ortasındaki süper kütleli kara deliğe yakın malzemeden gelen X ışınlarını göstermektedir. X-ışını kaynağının galaksinin kızılötesi görüntüsüyle karşılaştırıldığında büyük boyutu, Chandra’nın çözebileceği en küçük hacmi temsil etmesinden kaynaklanmaktadır. X ışınları aslında galaksinin çok daha küçük bir bölgesinden geliyor.

Tam alan Chandra görüntüsüne ve yakın çekim Chandra görüntüsüne farklı yumuşatma uygulandı. UHZ1 gibi soluk X-ışını noktası kaynaklarının gösterilmemesi pahasına, soluk küme emisyonunu vurgulamak için büyük görüntünün birçok pikselinde yumuşatma gerçekleştirildi. Yakın görüntüye çok daha az yumuşatma uygulanarak soluk X-ışını kaynaklarının görünmesi sağlandı. Görüntü, kuzey dikeyin 42,5 derece sağını gösterecek şekilde yönlendirilmiştir.

İllüstrasyon: Devasa bir gaz bulutunun doğrudan çökmesinden oluşan ağır bir kara delik. Resim kaynağı: NASA/STScI/Leah Hostak

Keşfetmenin önemi

Bu keşif, milyarlarca güneş kütlesine sahip ve galaksilerin merkezlerinde bulunan bazı süper kütleli kara deliklerin, Büyük Patlama’dan bu kadar kısa bir süre sonra nasıl büyük kütlelere ulaşabildiğini anlamak açısından önemli. Bunlar doğrudan büyük gaz bulutlarının çökerek on bin ile yüz bin güneş arasında ağırlığa sahip kara delikler oluşturmasıyla mı oluşuyor? Yoksa kütlesi yalnızca on ila yüz güneş kadar olan kara delikler yaratan ilk yıldızların patlamalarından mı kaynaklanıyor?

Araştırma sonuçları ve teorik çıkarımlar

Gökbilimcilerden oluşan ekip, UHZ1’de yeni keşfedilen kara deliğin büyük kütleli doğduğuna dair güçlü kanıtlar buldu. X ışınlarının parlaklığına ve enerjisine dayanarak kütlesinin 10 ila 100 milyon güneş arasında olduğunu tahmin ediyorlar. Bu kütle aralığı, içinde yaşadıkları galaksideki tüm yıldızlarınkine benzer; bu, yakın evrendeki galaksilerin merkezlerinde bulunan ve tipik olarak kendi kütlelerinin yalnızca yüzde onda birini içeren kara deliklerle tam bir tezat oluşturur. . Galaksi yıldızlarına ev sahipliği yapın.

Kara deliğin genç yaştaki büyük kütlesi, yaydığı X-ışını miktarı ve Webb’in keşfettiği galaksinin parlaklığı, doğrudan Güneş’ten oluşan “süper kütleli kara deliğin” 2017 teorik tahminleriyle tutarlıdır. galaksi. Büyük bir gaz bulutunun çökmesi.

Sürekli araştırma ve işbirliği

Araştırmacılar, erken evrenin daha büyük bir resmini doldurmak için Webb’den ve diğer teleskoplardan veri toplayan bu ve diğer sonuçları kullanmayı planlıyor.

Sonuçları açıklayan makale şurada görünür: Doğa astronomisi. Yazarlar arasında Akos Bogdan (Astrofizik Merkezi | Harvard ve Smithsonian), Andy Golding (Princeton Üniversitesi), Priyamvada Natarajan (Yale Üniversitesi), Ursolya Kovacs (Masaryk Üniversitesi, Çek Cumhuriyeti), Grant Tremblay (CFA), Urmila Chadayamuri (CfA), Marta Volontaire (Institut de Astrophysique de Paris, Fransa), Ralph Kraft (CfA), William Fuhrmann (CfA), Christine Jones (CfA), Eugene Chorazov (Max Planck Astrofizik Enstitüsü, Almanya) ve Irina Zhuravleva (Chicago Üniversitesi).

Her iki araştırmada da kullanılan Webb verileri, Ultradeep Nirspec ve Reiyonizasyon Çağından Önceki nirCam Gözlemleri (UNCOVER) adlı bir anketin parçasıdır. UNCOVER ekibi üyesi Andy Golding’in liderliğindeki makale, Astrofizik Günlük Mektupları. Ortak yazarlar arasında UNCOVER ekibinin diğer üyelerinin yanı sıra Bogdan ve Natarajan da yer alıyor. UHZ1’in gözlemlenen özelliklerini büyük kara delik galaksilerinin teorik modelleriyle karşılaştıran ayrıntılı bir yorum makalesi şu anda incelenmekte ve bir ön baskısı mevcuttur. Burada.

Referanslar:

“X-ışını kuasar az ≈ 10’dan erken süper kütleli kara delikler için ağır tohumların kökenine dair kanıt”, Akos Bogdan, Andy D. Golding, Priyamvada Natarajan, Ursulia E. Kovacs, Grant R. Tremblay, Urmila Chadayamuri, Marta Volontaire, Ralph B. Kraft, William R. Forman, Christine Jones, Eugene Chorazov ve Irina Zhuravleva, 6 Kasım 2023, Doğa astronomisi.
doi: 10.1038/s41550-023-02111-9

“Keşif: JWST/NIRSpec’ten ilk büyük kara deliklerin büyümesi – Z = 10,1’de X-ışınıyla aydınlatılan AGN’nin spektroskopik kırmızıya kayma onayı”, Andy D. Golding ve Jenny E. Yeşil ve David J. Seaton, Ivo Lappé, Rachel Bezançon, Tim B. Miller, Hakim Atiq, Akos Bogdan, Gabriel Brammer, Irina Chemerinska, Sam E. Cutler, Pratika Dayal, Yoshinobu Fudamoto, Seiji Fujimoto, Lukas J. Furtak, Vasiliy 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. Whittaker ve Adi Zittrain, 22 Eylül 2023, Astrofizik Günlük Mektupları.
doi: 10.3847/2041-8213/acf7c5

NASA’nın Marshall Uzay Uçuş Merkezi Chandra programını yönetiyor. Smithsonian Astrofizik Gözlemevi’nin Chandra X-ışını Merkezi, Cambridge, Massachusetts’teki bilim operasyonlarını ve Burlington, Massachusetts’teki uçuş operasyonlarını kontrol ediyor.

James Webb Uzay Teleskobu dünyanın önde gelen uzay bilimi gözlemevidir. Webb, güneş sistemimizin gizemlerini çözecek, diğer yıldızların etrafındaki uzak dünyaların ötesine bakacak ve evrenimizin gizemli yapılarını, kökenlerini ve onun içindeki yerimizi keşfedecek. WEB, NASA’nın ortakları Avrupa Uzay Ajansı (ESA) ile birlikte yürüttüğü uluslararası bir programdır.Avrupa Uzay Ajansı) ve Kanada Uzay Ajansı.