Hubble rzuca światło na pochodzenie supermasywnych czarnych dziur

Dziwne, ewolucyjne brakujące ogniwo odkryte podczas głębokiego przeglądu galaktyk przez Hubble’a

Wszechświat jest tak nasycony galaktykami, że nawet najdziwniejsze rzeczy mogą pozostać niezauważone przez lata po przeprowadzeniu przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a obserwacji “głębokiej ekspozycji”. Międzynarodowy zespół astronomów odkrył w archiwalnych danych Hubble’a tajemniczą czerwoną kropkę prawie pośrodku Great Observatories Origins Deep Survey-North (GOODS-North). Choć wygląda to nieszkodliwie, może być rzadkim brakującym ogniwem między niektórymi z najwcześniejszych galaktyk a narodzinami supermasywnych czarnych dziur. Obiekt, określany jako GNz7q, istniał, gdy Wszechświat był małym dzieckiem, zaledwie 750 milionów lat po Wielkim Wybuchu.

Mieszaniny promieniowania z obiektu nie można przypisać samemu powstawaniu gwiazd. Najlepszym wyjaśnieniem jest to, że jest to rosnąca czarna dziura pokryta pyłem. Z czasem czarna dziura wyłoni się ze swojego zapylonego kokonu jako jasny kwazar, intensywna latarnia światła w sercu wczesnej galaktyki. Pionierski teleskop Hubble’a stanowi unikalny cel dla Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba NASA, który wykorzystuje swoje instrumenty spektroskopowe do badania obiektów takich jak GNz7q z niespotykaną dotąd szczegółowością.

Astronomowie zidentyfikowali szybko rosnącą czarną dziurę we wczesnym Wszechświecie, która jest uważana za kluczowe „brakujące ogniwo” między młodymi galaktykami formującymi gwiazdy a pierwszymi supermasywnymi czarnymi dziurami. Do dokonania tego odkrycia wykorzystali dane z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a NASA.

Do tej pory potwór, nazywany GNz7q, czaił się niezauważony w jednym z najlepiej zbadanych obszarów nocnego nieba, polu Great Observatories Origins Deep Survey-North (GOODS-North).

Nasza analiza sugeruje, że GNz7q jest pierwszym przykładem szybko rosnącej czarnej dziury w zapylonym jądrze galaktyki z wybuchem gwiazd w epoce bliskiej najwcześniejszej supermasywnej czarnej dziurze znanej we wszechświecie.wyjaśnił Seiji Fujimoto, astronom z Niels Bohr z Uniwersytetu w Kopenhadze.

Jedną z największych tajemnic dzisiejszej astronomii jest: w jaki sposób supermasywne czarne dziury, ważące od milionów do miliardów mas Słońca, stały się tak ogromne tak szybko?

Obecne teorie przewidują, że supermasywne czarne dziury zaczynają swoje życie w osłoniętych pyłem jądrach energicznie formujących się gwiazd galaktyk, zanim wyrzucą otaczający gaz i pył i pojawią się jako niezwykle jasne kwazary. Chociaż niezwykle rzadkie, zarówno te pyłowe galaktyki wybuchowe, jak i jasne kwazary zostały wykryte we wczesnym Wszechświecie.

Zespół jest przekonany, że GNz7q może być brakującym ogniwem między tymi dwiema klasami obiektów. GNz7q ma dokładnie oba aspekty pyłowej galaktyki z wybuchem gwiazd i kwazara, gdzie światło kwazara ma czerwony kolor pyłu. Ponadto w GNz7q brakuje różnych cech, które zwykle obserwuje się w typowych, bardzo jasnych kwazarach (odpowiadających emisji z dysku akrecyjnego supermasywnej czarnej dziury), co najprawdopodobniej tłumaczy się, że centralna czarna dziura w GN7q nadal znajduje się w młodym i mniej masywna faza. Właściwości te idealnie pasują do młodego kwazara w fazie przejściowej, który był przewidywany w symulacjach, ale nigdy nie został zidentyfikowany we Wszechświecie o podobnie wysokim przesunięciu ku czerwieni, jak bardzo jasne kwazary do tej pory zidentyfikowane z przesunięciem ku czerwieni wynoszącym 7,6.

GNz7q zapewnia bezpośrednie połączenie między tymi dwiema rzadkimi populacjami i zapewnia nową drogę do zrozumienia szybkiego wzrostu supermasywnych czarnych dziur we wczesnych dniach Wszechświata. Nasze odkrycie stanowi przykład prekursorów supermasywnych czarnych dziur, które obserwujemy w późniejszych epokach.kontynuował Fujimoto.

Chociaż nie można całkowicie wykluczyć innych interpretacji danych zespołu, obserwowane właściwości GNz7q są zgodne z przewidywaniami teoretycznymi. Galaktyka macierzysta GNz7q tworzy gwiazdy z szybkością 1600 mas Słońca rocznie, a sama GNz7q wydaje się jasna w zakresie UV, ale bardzo słaba w zakresie promieniowania rentgenowskiego.

Ogólnie rzecz biorąc, dysk akrecyjny masywnej czarnej dziury powinien być bardzo jasny zarówno w świetle ultrafioletowym, jak i rentgenowskim. Ale tym razem, chociaż zespół wykrył światło UV za pomocą Hubble’a, światło rentgenowskie było niewidoczne nawet w jednym z najgłębszych zestawów danych rentgenowskich. Wyniki te sugerują, że rdzeń dysku akrecyjnego, z którego pochodzą promienie rentgenowskie, jest nadal przesłonięty; podczas gdy zewnętrzna część dysku akrecyjnego, z której pochodzi światło UV, staje się niewidoczna. Ta interpretacja jest taka, że ​​GNz7q jest szybko rosnącą czarną dziurą, wciąż przesłoniętą przez pyłowe jądro swojej galaktyki macierzystej, w której powstają gwiazdy.

GNz7q to wyjątkowe odkrycie, które zostało znalezione w samym środku słynnego, dobrze zbadanego pola nieba — pokazuje, że wielkie odkrycia często mogą być ukryte tuż przed tobą. – skomentował Gabriel Brammer, inny astronom z Instytutu Nielsa Bohra z Uniwersytetu w Kopenhadze i członkiem zespołu odpowiedzialnego za ten wynik.
Jest mało prawdopodobne, aby odkrycie GNz7q na stosunkowo niewielkim obszarze badawczym GOODS-North było tylko ‘głupim szczęściem’, ale raczej, że rozpowszechnienie takich źródeł może w rzeczywistości być znacznie wyższe niż wcześniej sądzono.

Znalezienie GNz7q ukrywającego się na widoku było możliwe tylko dzięki wyjątkowo szczegółowym zestawom danych o wielu długościach fal, dostępnym dla GOODS-North. Bez tego bogactwa danych łatwo byłoby przeoczyć GNz7q, ponieważ brakuje w nim cech odróżniających zwykle używanych do identyfikacji kwazarów we wczesnym Wszechświecie. Zespół ma teraz nadzieję na systematyczne wyszukiwanie podobnych obiektów za pomocą dedykowanych badań o wysokiej rozdzielczości i wykorzystanie instrumentów spektroskopowych James Webb Space Telescope do badania obiektów takich jak GNz7q z niespotykaną dotąd szczegółowością.

Pełne scharakteryzowanie tych obiektów i znacznie bardziej szczegółowe zbadanie ich ewolucji i leżącej u ich podstaw fizyki będzie możliwe dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba. Po rozpoczęciu normalnej eksploatacji Webb będzie miał możliwość zdecydowanego określenia, jak powszechne są naprawdę te szybko rosnące czarne dziury.podsumował Fujimoto.
informacja: HUBBLESITE

______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę Postaw mi kawę na buycoffee.to