Wczesny Wszechświat powinien być usiany aktywnymi galaktykami, ale Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba nie mógł ich znaleźć

Przez dziesięciolecia najbardziej odległymi obiektami, jakie mogliśmy zobaczyć, były kwazary. Teraz wiemy, że są to aktywne i potężne czarne dziury. Aktywne jądra galaktyczne są tak daleko, że przypominają gwiazdy przypominające punkty świetlne. Mówi nam też, że supermasywne czarne dziury we wczesnym wszechświecie mogą być potężnymi bestiami napędzającymi ewolucję swoich galaktyk. Kiedyś myśleliśmy, że większość supermasywnych czarnych dziur przechodzi tę fazę aktywną, ale nowe badania wskazują, że większość supermasywnych czarnych dziur tak nie robi.

Większość galaktyk zawiera supermasywną czarną dziurę. Zawierają miliony lub miliardy mas Słońca. Może zasilać masywne strumienie zjonizowanego gazu wyrzucane z galaktyki z prędkością bliską prędkości światła, rozrywając gwiazdy, tworząc galaktykę gazu i pyłu, a nawet usuwając pył z galaktyk, aby przesiać proces powstawania gwiazd. Mogą również leżeć spokojnie przez miliardy lat, ukryte w centralnym zgrubieniu galaktyki, podobnie jak centralna czarna dziura Drogi Mlecznej. Jednak sama masa tych czarnych dziur wskazuje, że w młodości szybko rosły, co wskazuje na okres intensywnej aktywności podobnej do odległych kwazarów.

To nowe badanie przygląda się okresowi historii kosmosu znanemu jako kosmiczne południe. Jest to czas, w którym Wszechświat miał około 3 do 6 miliardów lat i wyznacza erę, w której produkcja gwiazd we wszechświecie osiągnęła swój szczyt. Jest to również okres, w którym spodziewalibyśmy się aktywności supermasywnych czarnych dziur, ponieważ mieszanie się w nich gazu i pyłu może prowadzić do powstawania gwiazd. Korzystając z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, zespół zebrał dane ze skrawka nieba znanego jako Extended Groth Bar (ESG).

Usuń już dziś wszystkie reklamy ze świata

Dołącz do Patreona za jedyne 3 USD!

Uzyskaj doświadczenie bez reklam na całe życie

ESG to mały, jałowy obszar nieba pomiędzy konstelacjami Wielkiej Niedźwiedzicy i Boötes. Zostały szczegółowo zaobserwowane przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a w latach 2004 i 2005, który odkrył ponad 50 000 galaktyk. W 2011 roku Kosmiczny Teleskop Spitzera obserwował ten obszar w zakresie fal podczerwonych w ramach Międzynarodowego Przeglądu Sektora Groth na całej długości fali (AEGIS). Spitzer widział blask wielu aktywnych czarnych dziur, ale nie tak wiele, jak oczekiwano. Nie było to nieoczekiwane, ponieważ Spitzer prawdopodobnie nie był wystarczająco czuły, aby dostrzec mniejsze AGN lub te pokryte pyłem.

W nowym badaniu przeprowadzonym przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba spodziewano się zobaczyć więcej, ale tak się nie stało. Program Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) wykrył taką samą liczbę aktywnych czarnych dziur jak poprzednio. A biorąc pod uwagę wyższą rozdzielczość i czułość Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, wyniki możemy jedynie zbagatelizować.

Zespół ten odkrył, że aktywne czarne dziury są rzadsze podczas kosmicznego południa, co oznacza, że ​​większość galaktycznych czarnych dziur rośnie w wolniejszym tempie. Zespół odkrył również, że wewnątrz mniejszych galaktyk nie ma dużej ilości pyłu. Wiele obserwowanych galaktyk jest podobnych do Drogi Mlecznej. Galaktyki spiralne z ograniczoną ilością pyłu i idealnie centralną czarną dziurą. Wskazuje to na możliwość, że nasza galaktyka nigdy nie doświadczyła okresu AGN.

Należy zauważyć, że te wstępne wyniki skupiają się jedynie na około 400 galaktykach. Zespół planuje w przyszłym roku zakończyć większe badanie 5000 galaktyk.

odniesienie: Kirkpatrick, Allison i in. „Główny artykuł CEERS siódmy: JWST/MIRI ujawnia słabą liczbę galaktyk w kosmiczne południe niewidoczne dla Spitzera„. arXiv Edycja zaawansowana arXiv:2308.09750 (2023).