• Pagrindinis augančios supermasyvios masės rodiklis Juodoji skylė – Rentgeno spinduliuotė – rasta toli, toli esančioje galaktikoje.
• Ši galaktika UHZ1 yra už 13,2 milijardo šviesmečių ir buvo pastebėta, kai visata buvo tik 3% jos dabartinio amžiaus.
• NASAChandra rentgeno observatorija ir James Webb kosminis teleskopas Jie sujungė savo pastangas, kad padarytų šį atradimą.
• Tai kol kas geriausias įrodymas, kad kai kurios ankstyvosios juodosios skylės susiformavo iš didžiulių dujų debesų.

Astronomai atrado tolimiausią juodąją skylę, kada nors aptiktą rentgeno spinduliuose (galaktikoje, pavadintoje UHZ1), naudodami Chandra ir Webb kosminius teleskopus. Rentgeno spinduliuotė yra aiškus supermasyvios juodosios skylės buvimo ženklas. Šis rezultatas gali paaiškinti, kaip susiformavo kai kurios iš pirmųjų supermasyvių juodųjų skylių visatoje. Šiuose vaizduose pavaizduotas Abell 2744 galaktikų spiečius už UHZ1, rentgeno spinduliais iš Chandra ir infraraudonųjų spindulių duomenimis iš Webb, taip pat UHZ1 juodosios skylės priimančiosios galaktikos stambiu planu. Šaltinis: rentgeno spinduliai: NASA/CXC/SAO/Ákos Bogdán; Infraraudonieji: NASA/ESA/CSA/STScI; Vaizdo apdorojimas: NASA/CXC/SAO/L. Fratari ir K. Arcand

NASA teleskopai aptiko rekordinę juodąją skylę

Šis vaizdas atskleidžia tolimiausią juodąją skylę, kada nors identifikuotą rentgeno spinduliais, galinčią atskleisti seniausių supermasyvių juodųjų skylių susidarymą visatoje. Atradimas buvo atliktas naudojant NASA Chandra rentgeno observatorijos rentgeno spindulius (parodyta purpurine spalva) ir infraraudonųjų spindulių duomenis iš Jameso Webb kosminio teleskopo (rodoma raudona, žalia ir mėlyna spalva).

Vengrijos atstumai ir pastabos

Itin nutolusi juodoji skylė galaktikoje UHZ1 yra galaktikų spiečiaus Abell 2744 kryptimi. Galaktikų spiečius nuo Žemės nutolęs apie 3,5 mlrd. šviesmečių. Tačiau Webb duomenys atskleidžia, kad UHZ1 yra daug toliau nei Abell 2744. Maždaug 13,2 milijardo šviesmečių atstumu UHZ1 buvo galima pamatyti, kai visata buvo tik 3% dabartinio amžiaus.

Gravitaciniai lęšiai ir rentgeno aptikimas

Naudodami daugiau nei dvi savaites trukusius Chandros stebėjimus, mokslininkai sugebėjo aptikti rentgeno spinduliuotę iš UHZ1, o tai rodo, kad galaktikos centre auga supermasyvi juodoji skylė. Rentgeno signalas yra toks silpnas, kad Chandra sugebėjo jį aptikti – net ir taip ilgai stebint – dėl reiškinio, vadinamo gravitaciniu lęšiu, kuris padidino signalą keturis kartus.

Vaizdo gavimo ir orientacijos technika

Purpurinės vaizdo dalys rodo rentgeno spindulius iš didelio kiekio karštų dujų Abell 2744. Infraraudonųjų spindulių vaizde matyti šimtai galaktikų spiečiuje ir kelios priekinio plano žvaigždės. Įdėklai padidinami iki mažo regiono, kurio centre yra UHZ1. Mažas objektas žiniatinklio vaizde yra tolima galaktika UHZ1, o Chandra vaizdo centre matomi rentgeno spinduliai, gaunami iš medžiagos, esančios arti supermasyvios juodosios skylės UHZ1 viduryje. Didelis rentgeno spindulių šaltinio dydis, palyginti su galaktikos infraraudonųjų spindulių vaizdu, yra todėl, kad tai yra mažiausia apimtis, kurią Chandra gali išspręsti. Rentgeno spinduliai iš tikrųjų gaunami iš daug mažesnio galaktikos regiono.

Viso lauko „Chandra“ vaizdui ir stambiam „Chandra“ vaizdui buvo pritaikytas skirtingas išlyginimas. Išlyginimas buvo atliktas daugelyje didelio vaizdo pikselių, siekiant paryškinti silpną klasterio spinduliuotę, todėl nerodomi silpni rentgeno taškiniai šaltiniai, tokie kaip UHZ1. Iš arti padarytas vaizdas buvo išlygintas daug mažiau, kad būtų rodomi silpni rentgeno spindulių šaltiniai. Vaizdas orientuotas taip, kad šiaurė būtų 42,5 laipsnio į dešinę nuo vertikalės.

Iliustracija: Sunki juodoji skylė susidarė tiesiogiai sugriuvus didžiuliam dujų debesiui. Vaizdo šaltinis: NASA/STScI/Leah Hostak

Atradimų svarba

Šis atradimas yra svarbus norint suprasti, kaip kai kurios supermasyvios juodosios skylės, kuriose yra iki milijardų saulės masių ir randamos galaktikų centruose, gali pasiekti didžiules mases taip greitai po Didžiojo sprogimo. Ar jie susidarė tiesiogiai sugriuvus didžiuliams dujų debesims, sukuriantiems juodąsias skyles, sveriančias nuo dešimties tūkstančių iki šimto tūkstančių saulių? O gal tai kyla dėl pirmųjų žvaigždžių sprogimų, kurios sukuria juodąsias skyles, kurių masė yra tik nuo dešimties iki šimto saulių?

Tyrimo rezultatai ir teorinės pasekmės

Astronomų komanda rado tvirtų įrodymų, kad naujai atrasta juodoji skylė UHZ1 gimė didžiulė. Jie apskaičiavo, kad jos masė yra nuo 10 iki 100 milijonų saulės, remiantis rentgeno spindulių ryškumu ir energija. Šis masės diapazonas yra panašus į visų žvaigždžių, esančių galaktikoje, kurioje jos gyvena, masių diapazoną, o tai visiškai prieštarauja juodosioms skylėms, esančioms netoliese esančios visatos galaktikų centruose, kuriose paprastai yra tik maždaug dešimtoji procento jų masės. . Priimančios galaktikos žvaigždes.

Didelė juodosios skylės masė jauname amžiuje, taip pat jos skleidžiamų rentgeno spindulių kiekis ir aptiktos galaktikos Webb ryškumas atitinka 2017 m. teorines prognozes apie „supermasyvią juodąją skylę“, susidariusią tiesiai iš galaktika. Didžiulio dujų debesies griūtis.

Nuolatinis tyrimas ir bendradarbiavimas

Tyrėjai planuoja panaudoti šiuos ir kitus rezultatus, gaunamus iš Webb ir tų, kurie renka duomenis iš kitų teleskopų, kad sudarytų didesnį ankstyvosios visatos vaizdą.

Popierius, kuriame aprašomi rezultatai, pasirodo Gamtos astronomija. Tarp autorių yra Akosas Bogdanas (Astrofizikos centras | Harvardas ir Smithsonianas), Andy Goldingas (Prinstono universitetas), Priyamvada Natarajan (Jeilio universitetas), Ursolya Kovacs (Masaryko universitetas, Čekija), Grantas Tremblay (CFA), Urmila Chadayamuri (CfA), Marta Volontaire (Paryžiaus astrofizikos institutas, Prancūzija), Ralphas Kraftas (CfA), Williamas Fuhrmannas (CfA), Christine Jones (CfA), Eugene’as Chorazovas (Maxo Plancko astrofizikos institutas, Vokietija) ir Irina Žuravleva (Čikagos universitetas).

Webb duomenys, naudojami abiejuose tyrimuose, yra apklausos, pavadintos „Ultradeep Nirspec“ ir „nirCam“ stebėjimai prieš reionizacijos erą (UNCOVER), dalis. Straipsnis, kuriam vadovauja UNCOVER komandos narys Andy Goldingas, pasirodo Astrofizikos žurnalo laiškai. Tarp bendraautorių yra kiti UNCOVER komandos nariai, taip pat Bogdanas ir Natarajanas. Šiuo metu peržiūrimas išsamus aiškinamasis dokumentas, kuriame stebimos UHZ1 savybės lyginamos su teoriniais masyvių juodųjų skylių galaktikų modeliais, ir yra parengtas išankstinis spausdinimas. čia.

Nuorodos:

Akos Bogdan, Andy D. Golding, Priyamvada Natarajan, Ursulia E. Kovacs, Grant R. Tremblay, Urmila Chadayamuri, Marta Volontiri „Sunkių ankstyvųjų supermasyvių juodųjų skylių sėklų kilmės įrodymai iš rentgeno kvazaro az ≈ 10“ , Ralph P. Kraft, William R. . Formanas, Christine Jones, Eugenijus Chorazovas ir Irina Žuravleva, 2023 m. lapkričio 6 d. Gamtos astronomija.
doi: 10.1038/s41550-023-02111-9

„Atradimas: pirmųjų masyvių juodųjų skylių augimas iš JWST / NIRSpec – rentgeno spinduliais apšviesto AGN raudonojo poslinkio patvirtinimas, kai z = 10,1“, autorius Andy D. Goldingas ir Jenny E. Greenas ir Davidas J. Seatonas, Ivo Lappé, Rachel Bezançon, Timas B. Milleris, Hakimas Atiqas, Akosas Bogdanas, Gabrielis Brammeris, Iryna Chemerinska, Samas E. Cutleris, Pratika Dayal, Yoshinobu Fudamoto, Seiji Fujimoto, Lukas J. Furtakas, Vasilijus Kokorevas, Gauravas Khullaras, Joelis Leja, Danilo Marchesini, Priyamvada Natarajan, Erika Nelson, Pascalis A. Oish, Richardas Pan, Casey Papovich, Sedona H. Price, Peter van Dokkum, Benjie Wang, 冰洁王, John R. Weaver, Catherine E. Whitakeris ir Adi Zittrainas, 2023 m. rugsėjo 22 d. Astrofizikos žurnalo laiškai.
doi: 10.3847/2041-8213/acf7c5

NASA Maršalo kosminių skrydžių centras valdo Chandra programą. Smithsonian astrofizikos observatorijos Chandra rentgeno centras kontroliuoja mokslines operacijas iš Kembridžo, Masačusetso ir skrydžių iš Burlingtono, Masačusetso valstijos.

James Webb kosminis teleskopas yra pirmaujanti pasaulyje kosmoso mokslo observatorija. Webbas išskleis mūsų Saulės sistemos paslaptis, pažvelgs ne tik į tolimus pasaulius aplink kitas žvaigždes ir ištirs paslaptingas mūsų visatos struktūras ir kilmę bei mūsų vietą joje. WEB yra tarptautinė programa, kuriai vadovauja NASA kartu su partneriais Europos kosmoso agentūra (ESA).Europos kosmoso agentūra) ir Kanados kosmoso agentūra.