JWST находит самую активную сверхмассивную черную дыру

Пока астрономы отодвигают наши взгляды на Вселенную в прошлое, их телескопы продолжают преподносить сюрпризы. Так обстоит дело со сверхмассивной черной дырой в CEERS 1019, очень ранней и далекой галактике.

Как рано? Он действительно существовал и собирался примерно через 570 миллионов лет после Большого взрыва. Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) мельком увидел ее и изучил ее черную дыру. Он также взял данные о двух других черных дырах, какими они были, когда Вселенной было около миллиарда лет.

Открытия галактик и черных дыр являются частью специальной программы наблюдений JWST. Он называется «Обзор раннего запуска космической эволюционной науки» (CEERS). Идея состоит в том, чтобы получить подробные изображения и спектры ранних и далеких объектов в инфракрасном и среднем инфракрасном диапазоне. Объекты ранней Вселенной флуоресцируют в ультрафиолетовом и видимом свете. Однако к тому времени, когда их свет достигает нас, он «расширяется» в инфракрасной системе. Поскольку инфракрасное излучение также может проникать в запыленные помещения, оно дает дополнительное преимущество, позволяя видеть то, что в противном случае было бы скрыто.

Обнаружение черных дыр в ранней Вселенной в ранних галактиках открывает наше понимание того периода космической истории. Это было вскоре после Большого Взрыва. Например, недавно обнаруженная галактика CEERS и ее активная сверхмассивная черная дыра удивили астрономов. CEERS 1019 существовала в то время, когда формировались первые галактики. Итак, он должен быть относительно маленьким и невыразительным, верно? И если в ту раннюю эпоху у них были черные дыры, они должны были иметь относительно небольшую массу (для черных дыр). верно?

Маленькая галактика и ее черная дыра

Ну, это сложно. Оказывается, эти черные дыры менее массивны. Но, по крайней мере, один из них все еще слишком велик. Откуда нам это знать? По словам Стива Финкельштейна, главного исследователя обзора CEERS, JWST может изучать как ранние галактики, так и их черные дыры. «До сих пор поиск вещей в ранней Вселенной был в основном теоретическим», — сказал он. «С помощью Уэбба мы можем не только видеть черные дыры и галактики на больших расстояниях, но теперь мы можем приступить к их точному измерению. В этом огромная сила этого телескопа».

Так как же соотносятся CEERS 1019 и его черная дыра? Сама галактика выглядит как три ярких сгустка без диска. Итак, он действительно все еще собирает себя и извергает новые звезды по мере того, как строит свою структуру. «Мы не привыкли видеть много структур на изображениях с таких расстояний», — сказал член команды CEERS Джихан Карталтепе, доцент астрономии Рочестерского технологического института в Нью-Йорке. «Слияния галактик могут быть частично ответственны за разжигание активности в черной дыре этой галактики, и это также может привести к усилению звездообразования».

И эта сверхмассивная младенческая черная дыра? Он полностью занят поглощением газа и, как оказалось, содержит 9 миллионов солнечных масс. Это меньше, чем у некоторых черных дыр того же возраста, но все же больше, чем ожидалось. Он существует так рано в истории, что, по-видимому, образовался вскоре после возникновения Вселенной, что интересно.

Интересно, что черная дыра оказывается похожей на Стрелец А*, расположенную в центре Млечного Пути. И это захватывающе, даже если все еще сбивает с толку. «Наблюдение за этим далеким объектом в этот телескоп очень похоже на изучение данных о черных дырах, обнаруженных в галактиках, близких к нашей», — сказала Ребекка Ларсон, недавний доктор философии. Окончил UT Остин, который руководил изучением этого материала. «Слишком много спектральных линий для анализа!»

вокруг этих спектральных линий

В то время как инфракрасное изображение показывает нам структуру галактики, спектральные линии раскрывают другие свойства. Например, по спектрам можно определить высокие скорости и температуры потока энергии. В случае CEERS 1019 спектрометр фиксирует как черную дыру, так и ее родительскую галактику. Его данные показывают аппетит черной дыры к газу, а также скорость звездообразования. Будет интересно посмотреть, сработает ли этот сценарий в других галактиках в обзоре CEERS. Однако тем временем эти первые открытия побуждают астрономов уточнять свои представления о черных дырах и формировании галактик в зарождающейся Вселенной.

В частности, CEERS фокусируется на этих объектах в том виде, в каком они существовали в эпоху реионизации. Это точка космической истории, когда свет начал свободно путешествовать по расширяющейся Вселенной. Этот свет исходил от первых звезд и ионизированного газа между звездами и галактиками. Похоже также, что галактики начали собираться примерно в это время (а возможно, и раньше). Данные обзора охватывают аккрецию звезд (массу звезд), происходящие в результате морфологические изменения в галактиках, а также рост этих ранних черных дыр. Таким образом, изучение этого периода является ключом к прослеживанию хронологии происхождения и эволюции Вселенной посредством аккреции и преобразования этих ранних галактик. Это одна из главных целей JWST, которая только что закончила свой первый полный год наблюдений за Вселенной в инфракрасном диапазоне.

Чтобы получить больше информации

Телескоп Уэбба обнаружил самую активную сверхмассивную черную дыру
Сосредоточьтесь на исследовании JWST Cosmic Evolution of Early Launch Science Survey (CEERS)

Уэбб обнаружил самую далекую активную сверхмассивную черную дыру