Дослідження Канзаського університету смуги космосу за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба виявило, що активні галактичні ядра (AGN) – надмасивні чорні діри, які швидко збільшуються в розмірах – зустрічаються рідше, ніж багато астрономів припускали раніше.
Висновки, зроблені за допомогою інструменту середнього інфрачервоного діапазону (MIRI) JWST, свідчать про те, що наш всесвіт може бути трохи стабільнішим, ніж вважалося раніше. Робота також дає уявлення про спостереження слабких галактик, їхні властивості та труднощі у виявленні AGN.
Робота, яку очолила Еллісон Кіркпатрік, доцент кафедри фізики та астрономії Каліфорнійського університету, була зосереджена на давно вивченій зоні космосу, що отримала назву “Розширена смуга Грота”, розташованій між сузір’ями Великої Ведмедиці та Бьотеса. Але попередні дослідження цієї області спиралися на менш потужне покоління космічних телескопів.
“Наші спостереження проводилися в червні та грудні минулого року, і ми мали на меті схарактеризувати, як виглядали галактики під час розквіту зореутворення у Всесвіті, – каже Кіркпатрік. “Це погляд у минуле на 7-10 млрд років назад. Ми використовували інструмент середнього інфрачервоного діапазону на космічному телескопі Джеймса Вебба, щоб подивитися на пил в галактиках, які існували 10 млрд років тому, і цей пил може приховувати триваюче зореутворення, і він може приховувати зростаючі надмасивні чорні діри. Тому я провів перше дослідження для пошуку цих прихованих надмасивних чорних дір у центрах цих галактик”.
Хоча кожна галактика має надмасивну чорну діру в центрі, AGN є більш вражаючими потрясіннями, які активно втягують гази та демонструють світність, відсутню у типових чорних дір.
Кіркпатрік і багато інших астрофізиків очікували, що дослідження JWST з вищою роздільною здатністю виявить набагато більше AGN, ніж попереднє дослідження, проведене за допомогою космічного телескопа Спітцер. Однак, навіть завдяки збільшенню потужності та чутливості MIRI, в новому дослідженні було знайдено небагато додаткових AGN.
“Результати виглядали зовсім не так, як я очікував, що призвело до мого першого великого сюрпризу”, – сказав Кіркпатрік. “Одним з важливих відкриттів стала нестача надмасивних чорних дір, що швидко зростають. Цей висновок підштовхував до запитань про місцезнаходження цих об’єктів. Виявляється, ці чорні діри, ймовірно, ростуть повільніше, ніж вважалося раніше, що інтригує, враховуючи, що галактики, які я досліджував, нагадують наш Чумацький Шлях з минулого. Раніше спостереження за допомогою Спітцера дозволяли вивчати лише найяскравіші та наймасивніші галактики зі швидко зростаючими надмасивними чорними дірами, завдяки чому їх було легко виявити”.
Кіркпатрік сказав, що важлива загадка в астрономії полягає в розумінні того, як типові надмасивні чорні діри, такі як ті, що знаходяться в галактиках на кшталт Чумацького Шляху, ростуть і впливають на свою галактику-господаря.
“Результати дослідження свідчать про те, що ці чорні діри не ростуть швидко, поглинають обмежену кількість матеріалу і, можливо, не мають значного впливу на свої галактики”, – сказала вона. “Це відкриття відкриває абсолютно нову перспективу зростання чорних дір, оскільки наше нинішнє розуміння здебільшого базується на наймасивніших чорних дірах у найбільших галактиках, які мають значний вплив на своїх господарів, але менші чорні діри в цих галактиках, швидше за все, не мають такого впливу”.
“Використовуючи JWST, ми можемо ідентифікувати набагато менші галактики, ніж будь-коли раніше, включаючи галактики розміром з Чумацький Шлях або навіть менші, що раніше було неможливо при таких червоних зміщеннях (космічних відстанях)”, – сказав Кіркпатрік. “Як правило, наймасивніші галактики мають велику кількість пилу через швидкі темпи зореутворення. Я припускав, що галактики з меншою масою також міститимуть значну кількість пилу, але цього не сталося, що суперечить моїм очікуванням і є ще одним таємничим відкриттям”.
За словами Кіркпатріка, ця робота змінює уявлення про те, як ростуть галактики, особливо це стосується Чумацького Шляху.
“Наша чорна діра здається досить одноманітною, не виявляє особливої активності, – сказала вона. “Одне з важливих питань щодо Чумацького Шляху полягає в тому, чи був він коли-небудь активним, чи проходив через фазу AGN. Якщо більшість галактик, як наша, не мають виявленої AGN, це може означати, що наша чорна діра ніколи не була більш активною в минулому. Зрештою, ці знання допоможуть обмежити та виміряти маси чорних дір, проливаючи світло на походження зростання чорних дір, яке залишається питанням без відповіді”.
Нещодавно Кіркпатрік отримала значний додатковий час на JWST для проведення більшого дослідження поля Розширеної Смуги Грота за допомогою MIRI. Її поточна робота включає близько 400 галактик. Її майбутнє дослідження (MEGA: MIRI EGS Galaxy та AGN survey) включатиме близько 5,000 галактик. Роботу заплановано на січень 2024 року.
Читайте також:
Leave a Reply