Astronomi ir atklājuši vistālāko melno caurumu, kāds jebkad novērots ar rentgena stariem, kas atrodas galaktikā UHZ1, vairāk nekā 13 miljardu gaismas gadu attālumā. Izmantojot Čandras rentgenstaru observatorijas un Džeimsa Veba kosmiskā teleskopa datus, rezultāti liecina, ka melnais caurums dzimšanas brīdī bija masīvs, apstrīdot pašreizējās teorijas par supermasīvajiem melnajiem caurumiem agrīnajā Visumā. Pateicība: NASA
- Galvenais rādītājs pieaugošai supermasīvai masai Melnais caurums – Rentgena emisija – atrasta galaktikā tālu, tālu.
- Šī galaktika UHZ1 atrodas 13,2 miljardu gaismas gadu attālumā, un tā tika novērota, kad Visums bija tikai 3% no tā pašreizējā vecuma.
- NASAČandras rentgena observatorija un Džeimsa Veba kosmiskais teleskops Viņi apvienoja savus spēkus, lai veiktu šo atklājumu.
- Tas ir labākais pierādījums tam, ka daži agrīnie melnie caurumi veidojās no masīviem gāzes mākoņiem.
Astronomi, izmantojot Chandra un Webb kosmosa teleskopus, ir atklājuši visattālāko melno caurumu, kāds jebkad ir atklāts rentgena staros (galaktikā ar nosaukumu UHZ1). Rentgenstaru emisija ir skaidra supermasīva melnā cauruma klātbūtnes pazīme. Šis rezultāts var izskaidrot, kā veidojās daži no pirmajiem supermasīvajiem melnajiem caurumiem Visumā. Šajos attēlos ir redzams Abell 2744 galaktiku kopa aiz UHZ1, rentgena staros no Chandra un infrasarkanajos datos no Webb, kā arī UHZ1 melnā cauruma galvenās galaktikas tuvplānos. Avots: rentgens: NASA/CXC/SAO/Ákos Bogdán; Infrasarkanais: NASA/ESA/CSA/STScI; Attēlu apstrāde: NASA/CXC/SAO/L. Fratari un K. Arcand
NASA teleskopi atklāj rekordlielu melno caurumu
Šis attēls atklāj visattālāko melno caurumu, kas jebkad identificēts ar rentgena stariem, potenciāli izgaismojot vecāko supermasīvo melno caurumu veidošanos Visumā. Atklājums tika veikts, izmantojot NASA Chandra rentgena observatorijas rentgena starus (parādīts purpursarkanā krāsā) un infrasarkanos datus no Džeimsa Veba kosmosa teleskopa (attēloti sarkanā, zaļā un zilā krāsā).
Ungārijas distances un piezīmes
Galaktikas UHZ1 ārkārtīgi attālais melnais caurums atrodas galaktiku kopas Abell 2744 virzienā. Galaktiku kopa atrodas aptuveni 3,5 miljardu gaismas gadu attālumā no Zemes. Tomēr Veba dati atklāj, ka UHZ1 atrodas daudz tālāk nekā Abell 2744. Aptuveni 13,2 miljardu gaismas gadu attālumā UHZ1 varēja redzēt, kad Visums bija tikai 3% no tā pašreizējā vecuma.
Gravitācijas lēca un rentgenstaru noteikšana
Izmantojot vairāk nekā divu nedēļu Čandras novērojumus, pētnieki varēja noteikt rentgena starojumu no UHZ1, kas liecina par supermasīva melnā cauruma klātbūtni, kas aug galaktikas centrā. Rentgenstaru signāls ir tik vājš, ka Čandra spēja to noteikt tikai ar tik ilgu novērošanu, jo parādība, kas pazīstama kā gravitācijas lēca, palielināja signālu par četriem koeficientiem.
Attēlveidošanas un orientēšanās tehnikas
Attēla purpursarkanajās daļās ir redzami rentgena stari no liela daudzuma karstas gāzes Abell 2744. Infrasarkanajā attēlā ir redzami simtiem galaktiku kopā kopā ar dažām priekšplāna zvaigznēm. Ieliktņi ir palielināti līdz nelielam apgabalam, kura centrā ir UHZ1. Mazais objekts tīmekļa attēlā ir attālā galaktika UHZ1, un Čandras attēla centrā ir redzami rentgena stari, kas nāk no materiāla, kas atrodas tuvu supermasīvajam melnajam caurumam UHZ1 vidū. Rentgenstaru avota lielais izmērs, salīdzinot ar galaktikas infrasarkano skatu, ir tāpēc, ka tas ir mazākais tilpums, ko Čandra spēj atrisināt. Rentgenstari faktiski nāk no daudz mazāka galaktikas reģiona.
Pilna lauka Čandras attēlam un tuvplāna Čandras attēlam tika piemērota atšķirīga izlīdzināšana. Izlīdzināšana tika veikta daudzos lielā attēla pikseļos, lai izceltu vāju klasteru emisiju, uz tā rēķina, ka netika parādīti vāji rentgenstaru punktu avoti, piemēram, UHZ1. Tuvplāna attēlam tika izmantots daudz mazāk izlīdzināšanas, lai parādītos vāji rentgenstaru avoti. Attēls ir orientēts tā, lai ziemeļi būtu 42,5 grādi pa labi no vertikāles.
Ilustrācija: smags melnais caurums, kas izveidojies masīva gāzes mākoņa tiešā sabrukumā. Attēla avots: NASA/STScI/Leah Hostak
Atklāšanas nozīme
Atklājums ir svarīgs, lai saprastu, kā daži supermasīvie melnie caurumi, kas satur līdz pat miljardiem saules masu un atrodas galaktiku centros, var sasniegt milzīgas masas tik drīz pēc Lielā sprādziena. Vai tie veidojas tieši no masīvu gāzes mākoņu sabrukšanas, radot melnos caurumus, kas sver no desmit tūkstošiem līdz simts tūkstošiem saules? Vai arī tas nāk no pirmo zvaigžņu sprādzieniem, kas rada melnos caurumus, kuru masa ir tikai aptuveni desmit līdz simts saules?
Pētījumu rezultāti un teorētiskās sekas
Astronomu komanda atrada pārliecinošus pierādījumus tam, ka jaunatklātais melnais caurums UHZ1 ir dzimis masīvs. Viņi lēš, ka tā masa ir no 10 līdz 100 miljoniem saules, pamatojoties uz rentgenstaru spilgtumu un enerģiju. Šis masas diapazons ir līdzīgs visām zvaigznēm galaktikā, kurā tās dzīvo, kas ir krasā pretstatā melnajiem caurumiem galaktiku centros tuvējā Visumā, kas parasti satur tikai apmēram desmito daļu no to masas. . Uzņēmēja galaktikas zvaigznes.
Lielā melnā cauruma masa jaunībā, kā arī tā izstarotā rentgenstaru daudzums un atklātās galaktikas Webb spilgtums atbilst 2017. gada teorētiskajām prognozēm par “supermasīvu melno caurumu”, kas veidojies tieši no galaktika. Milzīga gāzes mākoņa sabrukums.
Pastāvīga izpēte un sadarbība
Pētnieki plāno izmantot šos un citus rezultātus, kas straumēti no Webb un tiem, kas apkopo datus no citiem teleskopiem, lai aizpildītu lielāku priekšstatu par agrīno Visumu.
Tiek parādīts papīrs, kurā aprakstīti rezultāti Dabas astronomija. Autori ir Akoss Bogdans (Astrofizikas centrs | Hārvarda un Smitsona), Endijs Goldings (Prinstonas universitāte), Priyamvada Natarajan (Jēlas universitāte), Ursolya Kovacs (Masaryk University, Čehija), Grant Tremblay (CFA), Urmila Chadayamuri (CfA), Marta Volontaire (Institut de Astrophysique de Paris, Francija), Ralfs Krafts (CfA), Viljams Fūrmans (CfA), Kristīna Džounsa (CfA), Jevgeņijs Chorazovs (Maksa Planka Astrofizikas institūts, Vācija) un Irina Žuravļeva (Čikāgas Universitāte).
Abos pētījumos izmantotie Webb dati ir daļa no aptaujas ar nosaukumu Ultradeep Nirspec un nirCam Observations Before the Era of Reionization (UNCOVER). Tiek publicēts UNCOVER komandas locekļa Endija Goldinga vadītais izdevums Astrofizikas žurnālu vēstules. Līdzautoru vidū ir citi UNCOVER komandas dalībnieki, kā arī Bogdans un Natarajans. Pašlaik tiek pārskatīts detalizēts interpretācijas dokuments, kurā salīdzina novērotās UHZ1 īpašības ar masīvu melno caurumu galaktiku teorētiskajiem modeļiem, un ir pieejams iepriekšējs drukājums. šeit.
Atsauces:
“Pierādījumi par agrīnu supermasīvo melno caurumu smago sēklu izcelsmi no rentgena kvazāra az ≈ 10”, Akoss Bogdans, Endijs D. Goldinga, Prijamvada Natarajana, Urzulija E. Kovača, Grants R. Tremblay, Urmila Chadayamuri, Marta Volontaire, Ralph B. Kraft, William R. Formans, Kristīne Džounsa, Jevgeņijs Chorazovs un Irina Žuravļeva, 2023. gada 6. novembris, Dabas astronomija.
doi: 10.1038/s41550-023-02111-9
“Atklājums: Pirmo masīvo melno caurumu pieaugums no JWST/NIRSpec — Spektroskopiskās sarkanās nobīdes apstiprinājums rentgena stariem apgaismotai AGN pie z = 10,1”, autors Endijs D. Goldinga un Dženija E. Grīns un Deivids Dž. Sietons, Ivo Lapē, Reičela Bezansona, Tims B. Millers, Hakims Atiks, Akoss Bogdans, Gabriels Bramers, Irina Čemerinska, Sems E. Katlers, Pratika Daila, Jošinobu Fudamoto, Seidži Fudžimoto, Lukass Dž. Furtaks, Vasilijs Kokorevs, Gauravs Hulars, Džoels Leja, Danilo Marčesini, Prijamvada Natarajana, Ērika Nelsone, Paskāls A. Oišs, Ričards Pens, Keisijs Papovičs, Sedona H. Praisa, Pīters van Dokkums, Bendžijs Vans, 冰洁王, Džons R. Vēvere, Katrīna E. Vitekers un Adi Zitreins, 2023. gada 22. septembris, Astrofizikas žurnālu vēstules.
doi: 10.3847/2041-8213/acf7c5
NASA Maršala kosmosa lidojumu centrs pārvalda Chandra programmu. Smitsona astrofizikas observatorijas Chandra rentgena centrs kontrolē zinātniskās darbības no Kembridžas, Masačūsetsas štatā, un lidojumu operācijas no Burlingtonas, Masačūsetsas štatā.
Džeimsa Veba kosmosa teleskops ir pasaulē vadošā kosmosa zinātnes observatorija. Vebs atrisinās mūsu Saules sistēmas noslēpumus, palūkosies ārpus tālām pasaulēm ap citām zvaigznēm un izpētīs mūsu Visuma noslēpumainās struktūras un izcelsmi un mūsu vietu tajā. WEB ir starptautiska programma, ko vada NASA ar saviem partneriem Eiropas Kosmosa aģentūru (ESA).Eiropas Kosmosa aģentūra) un Kanādas Kosmosa aģentūru.
