Teleskopi Hapësinor Webb zbulon vrimën e zezë supermasive më të vjetër aktive të universit

Teleskopi Hapësinor James Webb ka zbuluar vrimën e zezë supermasive më të largët të njohur deri më sot, e vendosur në galaktikën CEERS 1019, e cila ekzistonte rreth 570 milionë vjet pas Big Bengut.

Studiuesit, duke përdorur teleskopin hapësinor James Webb (JWST), kanë identifikuar vrimën e zezë supermasive më të largëta aktive të regjistruar ndonjëherë. E vendosur në galaktikën CEERS 1019, kjo vrimë e zezë ishte aktive rreth 570 milionë vjet pas Big Bengut dhe është unike në atë që është më e vogël se çdo tjetër e zbuluar nga kjo epokë e hershme e universit.

Në studim, dy vrima të zeza të tjera, më të vogla se zakonisht, u zbuluan se kishin ekzistuar afërsisht 1 miliard e 1.1 miliardë vjet pas Big Bengut. Së bashku me këto, JWST ka identifikuar njëmbëdhjetë galaktika nga një kohë kur universi ishte midis 470 milion dhe 675 milion vjet i vjetër. Zbulimet u bënë të mundura përmes Sondazhit të Shkencës së Çlirimit të Hershëm të Evolucionit Kozmik (CEERS), i drejtuar nga Steven Finkelstein, një profesor i astronomisë në Universitetin e Teksasit në Austin. Sondazhi përdori imazhet dhe të dhënat spektrale me rezolucion të lartë të JWST-së afër dhe të mesme infra të kuqe për të informuar gjetjet e tyre.

“Të shikosh këtë objekt të largët me këtë teleskop është shumë si shikimi i të dhënave nga vrimat e zeza që ekzistojnë në galaktikat afër galaktikave tona,” tha Rebecca Larson, një doktoraturë e kohëve të fundit. i diplomuar në UT Austin, i cili drejtoi studimin. “Ka kaq shumë linja spektrale për të analizuar!”

Ekipi i ka publikuar këto rezultate në disa punime fillestare në një botim special të The Astrophysical Journal Letters.

CEERS 1019 është i rëndësishëm jo vetëm për shkak të lashtësisë së tij, por edhe për shkak të masës relativisht të ulët të vrimës së zezë. Ai peshon rreth 9 milionë masa diellore, dukshëm më pak se vrimat e tjera të zeza nga universi i hershëm i zbuluar nga teleskopë të tjerë. Këto vrima të tjera të zeza, që zakonisht mburren me mbi 1 miliard herë masën e diellit, janë më të lehta për t’u dalluar për shkak të shkëlqimit të tyre. Vrima e zezë në CEERS 1019 është më e ngjashme me vrimën e zezë në qendër të galaktikës sonë Rruga e Qumështit, e cila është 4.6 milionë herë më e madhe se masa e diellit.

Prania e kësaj vrime të zezë relativisht të vogël kaq herët në vijën kohore të universit shtron pyetje interesante se si u formua kaq shpejt pas fillimit të universit. Ka qenë një besim i gjatë midis studiuesve se vrima të zeza më të vogla do të kishin ekzistuar në universin e hershëm, por prova të forta nuk ishin të disponueshme derisa JWST filloi vëzhgimet e saj.
Hetimi i Vrimës së Zezë dhe galaktikës së saj

Ekipi hulumtues ishte në gjendje të deshifronte se cilat emetime në të dhënat spektrale ishin nga vrima e zezë dhe cilat nga galaktika e saj pritëse. Ata ishin gjithashtu në gjendje të vlerësonin shpejtësinë me të cilën vrima e zezë po gëlltiste gaz dhe të përcaktonin shkallën e formimit të yjeve të galaktikës së saj.

Ekipi zbuloi se kjo galaktikë po konsumon gaz në shkallën më të lartë të mundshme, ndërkohë që prodhon yje të rinj në të njëjtën kohë. Imazhet zbulojnë se CEERS 1019 vizualisht shfaqet si tre tufa të ndritshme dhe jo si një disk i vetëm rrethor.

“Ne nuk jemi mësuar të shohim kaq shumë strukturë në imazhe në këto distanca,” tha anëtari i ekipit të CEERS Jeyhan Kartaltepe, një profesor i asociuar i astronomisë në Institutin e Teknologjisë Rochester në Nju Jork. “Një bashkim galaktikash mund të jetë pjesërisht përgjegjës për nxitjen e aktivitetit në vrimën e zezë të kësaj galaktike dhe kjo gjithashtu mund të çojë në rritjen e formimit të yjeve.”

Këto gjetje shënojnë vetëm përparimet e para nga Anketa CEERS.

“Deri më tani, kërkimi rreth objekteve në universin e hershëm ishte kryesisht teorik,” tha Finkelstein. “Me Webb, jo vetëm që mund të shohim vrimat e zeza dhe galaktikat në distanca ekstreme, por tani mund të fillojmë t’i masim ato me saktësi. Kjo është fuqia e jashtëzakonshme e këtij teleskopi.”

Hulumtimet e ardhshme mund të përdorin të dhënat e JWST për të shpjeguar se si u formuan vrimat e zeza të hershme, duke rishikuar modelet aktuale të rritjes dhe evolucionit të vrimave të zeza në disa qindra milionë vitet e para të historisë së universit.

Anketa e gjerë CEERS premton shumë më tepër për të eksploruar. Dale Kocevski i Kolegjit Colby në Waterville, Maine, së bashku me ekipin, identifikuan një çift tjetër vrimash të vogla të zeza në të dhëna shpejt. E para, në galaktikën CEERS 2782, ishte lehtësisht e identifikueshme. Vrima e saj e zezë u përcaktua të ekzistonte rreth 1.1 miliardë vjet pas Big Bengut pasi asnjë pluhur nuk errësoi pamjen e JWST. Vrima e dytë e zezë, në galaktikën CEERS 746, ekzistonte pak më herët, 1 miliard vjet pas Big Bengut. Disku i tij i ndritshëm i grumbullimit, një unazë gazi dhe pluhuri që rrethon vrimën e saj të zezë supermasive, është pjesërisht e mbuluar nga pluhuri.

“Vrima e zezë qendrore është e dukshme, por prania e pluhurit sugjeron se ajo mund të shtrihet brenda një galaktike që po nxjerr me furi yje,” shpjegoi Kocevski.

Ashtu si ajo në CEERS 1019, dy vrimat e tjera të zeza të përshkruara rishtazi (në galaktikat CEERS 2782 dhe CEERS 746) janë gjithashtu “pesha të lehta” – të paktën kur krahasohen me vrimat e zeza supermasive të njohura më parë në këto distanca. Ato janë vetëm rreth 10 milionë herë më shumë se masa e diellit.

“Studiuesit e kanë ditur prej kohësh se duhet të ketë vrima të zeza me masë më të vogël në universin e hershëm. Webb është observatori i parë që mund t’i kapë ato kaq qartë, “tha Kocevski. “Tani mendojmë se vrimat e zeza me masë më të ulët mund të jenë kudo, në pritje për t’u zbuluar.”

Përpara JWST, të tre vrimat e zeza ishin shumë të zbehta për t’u zbuluar.

“Me teleskopë të tjerë, këto objektiva duken si galaktika të zakonshme që formojnë yje, jo si vrima të zeza supermasive aktive,” shtoi Finkelstein.

Ndjeshmëria e analizës spektrale të JWST u mundësoi studiuesve të masin distancat e sakta dhe kështu moshat e galaktikave në universin e hershëm. Anëtarët e ekipit Pablo Arrabal Haro i NOIRLab të Fondacionit Kombëtar të Shkencës dhe Seiji Fujimoto, një studiues postdoktoral dhe bashkëpunëtor i Hubble në UT Austin, identifikuan 11 galaktika që ekzistonin 470 milion deri në 675 milion vjet pas Big Bengut. Këto galaktika nuk janë vetëm jashtëzakonisht të largëta, por shkëlqimi i tyre, duke pasur parasysh numrin e madh të zbuluar, është gjithashtu i rëndësishëm. Kjo sfidon teorinë se JWST do të zbulonte më pak galaktika në këto distanca.

“Jam i tronditur nga sasia e spektrit shumë të detajuar të galaktikave të largëta të kthyera nga Webb,” tha Arrabal Haro. “Këto të dhëna janë absolutisht të pabesueshme.”

Këto galaktika janë yje që formojnë me shpejtësi, por nuk kanë grumbulluar ende të njëjtin kompleksitet kimik që gjendet në galaktikat më të afërta.

“Webb ishte i pari që zbuloi disa nga këto galaktika,” shpjegoi Fujimoto. “Ky grup, së bashku me galaktika të tjera të largëta që mund të identifikojmë në të ardhmen, mund të ndryshojë kuptimin tonë për formimin e yjeve dhe evolucionin e galaktikave gjatë historisë kozmike,” shtoi ai.