En undersøkelse fra University of Kansas av et stykke av kosmos ved hjelp av James Webb-romteleskopet har avslørt at aktive galaktiske kjerner – supermassive sorte hull som raskt øker i størrelse – er sjeldnere enn mange astronomer tidligere har antatt.
Funnene, gjort med JWSTs MIRI (Mid-Infrared Instrument), tyder på at universet vårt kan være litt mer stabilt enn tidligere antatt.
Arbeidet gir også informasjon om observasjoner av svake galakser, deres egenskaper og utfordringene med å identifisere aktive galaktiske kjerner (NGAer).
En ny artikkel som beskriver JWST-undersøkelsen, utført i regi av CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science)-programmet, har blitt gjort tilgjengelig på arXiv, i forkant av formell fagfellevurdert publisering i The Astrophysical Journal.
Arbeidet, ledet av Allison Kirkpatrickassisterende professor i fysikk og astronomi ved University of Kansas, fokuserte på et lenge studert område av kosmos kalt Extended Groth Belt, som ligger mellom stjernebildene Ursa Major og Boieiro.
Men tidligere undersøkelser av området var basert på en mindre kraftig generasjon romteleskoper.
«Våre observasjoner ble gjort i juni og desember, og målet vårt var å karakterisere hvordan galakser så ut under toppen av stjernedannelsen i universet,» sa Kirkpatrick.
«Det er et tilbakeblikk på 7 til 10 milliarder år i fortiden. Vi brukte James Webb-romteleskopets MIRI for å observere støv i galakser som fantes 10 milliarder år sidenom dette støvet kan skjule pågående stjernedannelse og ogskjule supermassive sorte hull vokser», la astronomen til.
«Så jeg gjennomførte den første undersøkelsen for å se etter disse supermassive sorte hullene gjemt i sentrum av disse galaksene.»sier Kirkpatrick.
Selv om alle store galakser har et supermassivt sort hull i sentrum, NGA-er er mer spektakulære agitasjoner som aktivt tiltrekker gasser og gir en lysstyrke som ikke finnes i typiske sorte hull.
Kirkpatrick og mange andre astrofysikere spådde at høyoppløselig studie av JWST ville finne mange flere NGAer enn en tidligere undersøkelse utført med Spitzer Space Telescope.
Men selv med økningen i kraft og følsomhet til MIRI, funnet noen flere NGAer i den nye studien.
«Resultatene de var helt forskjellige enn jeg hadde forventet, noe som førte til den første store overraskelsen, sa Kirkpatrick.
«En viktig åpenbaring var mangelen på raskt voksende supermassive sorte hull. Denne oppdagelsen reiste spørsmål om oppholdsstedet av disse objektene», forklarer astronomen.
«Det viser seg at disse sorte hullene sannsynligvis vokser i en hastighet tregere enn tidligere antatt, noe som er spennendemed tanke på at galaksene jeg undersøkte ligner vår tidligere Melkevei”, legger han til.
Tidligere Spitzer-observasjoner tillot oss bare å studere de lyseste, mest massive galaksene med raskt voksende supermassive sorte hull, noe som gjør dem enkle å oppdage.»
I følge Kirkpatrick, et viktig mysterium innen astronomi ligger i å forstå hvordan typiske supermassive sorte hull, som de som finnes i galakser som Melkeveien, vokser og påvirker vertsgalaksen deres.
«Disse funnene tyder på det disse sorte hullene vokser ikke raskt, absorberer begrenset materiale og har kanskje ikke noen betydelig innvirkning på galaksene som er vert for dem,» sa han.
Denne oppdagelsen åpner en helt nytt perspektiv om veksten av sorte hull, siden vår nåværende forståelse i stor grad er basert på de mest massive sorte hullene i de største galaksene, som har betydelige effekter på vertene deres, men de minste sorte hullene i disse galaksene har sannsynligvis ikke.»
Nok et overraskende resultat det var fraværet av støv i disse galaksene, sa astronomen ved University of Kansas.
«Ved bruk av JWST kan vi identifisere galakser som er mye mindre enn noen gang før, inkludert galakser på størrelse med Melkeveien eller enda mindre, som var tidligere umulig på disse kosmiske avstandene,” sa Kirkpatrick.
Vanligvis har de mest massive galaksene rikelig med støv på grunn av deres raske stjernedannelseshastigheter.
«Jeg hadde antatt at galakser med lavere masse også ville inneholde betydelige mengder støv, men ikke tross alttrosser mine forventninger og gir en annen spennende oppdagelse”, sier forskeren.
Ifølge Kirkpatrick endrer arbeidet forståelsen av hvordan galakser vokser, spesielt med tanke på Melkeveien.
«Det sorte hullet vårt ser ikke ut til å ha noen aktivitet«, han sa. «Et viktig spørsmål angående Melkeveien er om den noen gang var aktiv eller gikk gjennom en NGA-fase. Hvis de fleste galakser, som vår, ikke har detekterbare NGA-er, kan dette bety at det sorte hullet vårt aldri har vært mer aktivt tidligere.»
Til syvende og sist vil denne kunnskapen bidra til å begrense og måle massene av sorte hull, og kaste lys over opprinnelsen til vekst av svarte hull, som fortsatt er et ubesvart spørsmål.
