ASTRONOM yang menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST), menemukan lubang hitam supermasif yang sangat besar dan jauh di alam semesta awal. Lubang hitam tersebut tampaknya jauh lebih besar dibandingkan dengan massa bintang di galaksi yang menampungnya.
Di alam semesta modern, Demi galaksi yang dekat dengan Bima Sakti kita, lubang hitam supermasif cenderung Mempunyai massa Sekeliling 0,01% dari massa bintang galaksi tempat mereka berada. Jadi, Demi setiap 10.000 massa Surya yang diatributkan pada bintang di sebuah galaksi, terdapat Sekeliling satu massa Surya dari lubang hitam supermasif di pusatnya.
Dalam penelitian baru ini, para peneliti secara statistik menghitung lubang hitam supermasif di beberapa galaksi awal yang dilihat JWST Mempunyai massa Sekeliling 10% dari massa bintang galaksi mereka. Itu berarti, Demi setiap 10.000 massa Surya dalam bentuk bintang di galaksi-galaksi ini, terdapat 1.000 massa Surya berupa lubang hitam supermasif.
“Massa lubang hitam supermasif ini sangat besar dibandingkan dengan massa bintang dari galaksi yang menampungnya,” kata pemimpin tim Jorryt Matthee, seorang ilmuwan di Institute of Science and Technology Austria (ISTA). “Pada pandangan pertama, pengukuran kami menunjukkan massa lubang hitam supermasif ini adalah 10% dari massa bintang di galaksi yang kami teliti.”
“Dalam skenario yang paling ekstrem, ini akan berarti bahwa lubang hitam tersebut 1.000 kali lebih berat.”
Penemuan ini Pandai membawa astronom selangkah lebih dekat Demi memecahkan Asrar bagaimana lubang hitam supermasif dengan massa jutaan atau bahkan miliaran kali massa Surya Pandai tumbuh begitu Segera di alam semesta awal.
“Daripada mengatakan bahwa penemuan ini ‘mengkhawatirkan,’ saya akan mengatakan ini ‘menjanjikan,’ karena perbedaan besar ini menunjukkan bahwa kita akan segera mempelajari sesuatu yang baru,” tambah Matthee.
Cerita dimulai dengan titik merah kecil
Sejak JWST mulai mengirimkan data kembali ke Bumi pada musim panas 2022, teleskop senilai 10 miliar dolar AS ini telah membantu astronom menyempurnakan pemahaman mereka tentang alam semesta awal.
Ini termasuk penemuan lubang hitam supermasif dengan massa jutaan kali massa Surya ketika alam semesta berusia kurang dari satu miliar tahun. Hal ini menjadi masalah, karena para ilmuwan telah memperkirakan bahwa rantai penggabungan lubang hitam yang semakin besar dan makanannya yang rakus terhadap materi Sekeliling yang Membikin lubang hitam tumbuh menjadi supermasif diperkirakan memerlukan lebih dari satu miliar tahun.
Aspek Krusial lain dari penyelidikan JWST terhadap alam semesta awal adalah penemuan “galaksi titik merah kecil,” beberapa di antaranya Eksis hanya 1,5 miliar tahun setelah Big Bang, ketika alam semesta berusia Sekeliling 11% dari usia sekarang.
Corak merah dari galaksi awal yang mengejutkan cerah ini diperkirakan berasal dari gas dan debu dalam Mega datar materi di Sekeliling lubang hitam supermasif yang disebut cakram akresi. Ketika lubang hitam raksasa ini menghisap materi ini, mereka memancarkan sejumlah besar Kekuatan elektromagnetik dari Area kompak yang dikenal sebagai inti galaksi aktif (AGN).
“Pada 2023 dan 2024, kami dan Grup lain menemukan populasi AGN yang sebelumnya tersembunyi di alam semesta awal dalam dataset pertama dari JWST,” kata Matthee. “Terang yang kami lihat dari objek-objek ini, khususnya Terang yang lebih merah, berasal dari cakram akresi di Sekeliling lubang hitam supermasif.
“Objek-objek ini kemudian dikenal sebagai ‘titik merah kecil’ karena tampilannya seperti itu di gambar JWST.”
Demi ini, populasi galaksi awal ini sangat menarik, meskipun Tetap kurang dipahami. Misalnya, di alam semesta awal, titik merah kecil tampaknya jauh lebih banyak dibandingkan dengan populasi AGN yang sebelumnya diketahui, yang terlihat dari Bumi sebagai quasar yang didorong oleh lubang hitam supermasif.
“Titik merah kecil ini juga menunjukkan beberapa sifat yang sangat mencolok, seperti kelemahan dalam emisi sinar-X, yang cukup Enggak Normal Demi AGN, dan emisi inframerah juga Enggak Normal,” kata Matthee. “Karena komplikasi ini, kami kesulitan Demi menginterpretasikan Terang yang kami amati dari titik merah kecil ini, yang berarti sangat sulit Demi mempelajari sifat-sifat mereka.”
Di sinilah pekerjaan baru Matthee dan rekan-rekannya berperan. Menggunakan dataset dari JWST tahun kedua (siklus 2) dalam survei “All the Little Things (ALT)”, tim ini Membikin peta 3D yang Betul dari Sekalian galaksi di Area tertentu di langit.
“Di dalam Area itu, kami telah mengidentifikasi tujuh titik merah kecil, mirip dengan studi sebelumnya, tetapi sekarang kami dapat membandingkan Letak titik merah kecil ini dalam peta galaksi 3D,” kata Matthee.
Titik merah kecil ini terletak begitu jauh sehingga Terang mereka telah melakukan perjalanan ke kita selama Sekeliling 12,5 miliar tahun. Mereka terkelompok di jaringan kosmik galaksi, dengan posisi mereka yang sangat Krusial.
Galaksi titik merah kecil adalah potongan dalam jaringan kosmik
Posisi galaksi dalam jaringan kosmik bergantung pada jenis galaksi. Galaksi yang lebih berkembang dan besar ditemukan di Area padat seperti node tempat benang-benang jaringan Bersua. Galaksi muda dan dengan massa lebih rendah cenderung ditemukan di Area yang kurang padat dalam jaringan kosmik, sepanjang panjang benang individu yang jauh dari node.
“Kami telah menemukan bahwa titik merah kecil ini berada di lingkungan yang mirip dengan galaksi muda ber-massa rendah,” kata Matthee. “Ini menunjukkan bahwa galaksi titik merah kecil ini juga adalah galaksi muda dengan massa rendah.”
Fakta bahwa galaksi titik merah kecil ini mengandung AGN memberikan bukti lubang hitam awal tumbuh aktif di galaksi dengan massa bintang serendah Sekeliling 100 juta kali massa Surya.
Salah satu penjelasan Demi ini adalah bahwa lubang hitam supermasif di alam semesta awal berhasil terbentuk dan tumbuh jauh lebih efisien dibandingkan dengan yang Eksis di alam semesta Demi ini. Ini mungkin disebabkan oleh konsumsi gas dan materi Sekeliling yang lebih Segera.
“Menurut saya, penjelasan yang paling mungkin adalah pertumbuhan lubang hitam supermasif yang sangat Segera yang didorong oleh kerapatan gas tinggi galaksi di alam semesta awal,” kata Matthee. “Kerapatan ini secara bersamaan menghasilkan kerapatan bintang yang tinggi, yang mempromosikan pembentukan lubang hitam supermasif melalui tabrakan lubang hitam sisa yang sangat Segera.”
Apabila itu Betul, maka pembentukan bintang dan lubang hitam supermasif di galaksi saling terkait, dengan proses-proses ini bergantung satu sama lain. Meskipun lubang hitam supermasif tumbuh lebih Segera di galaksi awal, pembentukan bintang akan mengejar, menghasilkan rasio massa 1:100 yang terlihat Demi ini.
Ini belum membuktikan teori pertumbuhan Segera di atas penjelasan pertumbuhan lubang hitam supermasif lainnya, seperti gagasan bahwa raksasa kosmik ini tumbuh dari benih lubang hitam besar yang terbentuk akibat kolaps langsung Mega gas dan debu besar.
Tetapi, Matthee menambahkan sekarang akan sulit bagi para teoretikus Demi mengabaikan massa galaksi induk yang rendah Demi teori yang Bertanding dipertimbangkan.
Matthee menjelaskan langkah berikutnya bagi tim dan komunitas astronomi secara luas adalah menghilangkan kemungkinan rasio massa bintang/massa lubang hitam yang mereka temukan bukan hasil dari pengukuran yang Enggak Presisi atau bias pemilihan, yang mungkin telah memihak pada lubang hitam supermasif yang paling aktif dan karenanya paling besar.
Ini kemungkinan akan melibatkan penemuan lebih banyak galaksi titik merah kecil, pencarian yang akan berada di jantung penelitian JWST.
“JWST sangat Krusial Demi dua Dalih Primer: Tanpanya, kami Enggak akan menemukan populasi AGN yang redup tersebut,” kata Matthee. “Juga, tanpa JWST, kami Enggak akan dapat Membikin peta 3D yang Presisi dari distribusi galaksi yang kami gunakan Demi menyimpulkan sifat galaksi yang menampung AGN yang redup.”
“Ini adalah bidang penelitian yang sangat menarik Demi ini!”
Penelitian tim ini belum dipublikasikan dalam jurnal yang telah ditinjau oleh sejawat. Tetapi, telah diposting di situs repositori makalah arXiv. (Space/Z-3)
