PARA Astronom menggunakan Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST), Memperhatikan kembali 13 miliar tahun ke belakang dan menemukan quasar bertenaga lubang hitam supermasif yang Rupanya sangat Senyap.
Pengamatan JWST ini membingungkan karena lubang hitam yang terisolasi Semestinya kesulitan Buat mengumpulkan cukup massa Buat mencapai status supermasif, terutama hanya beberapa ratus juta tahun setelah Big Bang. Penemuan ini semakin mempersulit pemahaman bagaimana beberapa lubang hitam tumbuh hingga bermassa jutaan atau bahkan miliaran kali lipat massa Surya Demi alam semesta baru berusia kurang dari satu miliar tahun.
Penemuan ini terjadi setelah tim ilmuwan menggunakan JWST Buat mempelajari lingkungan lima quasar paling awal yang dikenal, yang terbentuk ketika alam semesta berusia antara 600 dan 700 juta tahun. Tim menemukan lingkungan quasar ini, yang dikenal sebagai “ladang quasar,” sangat bervariasi.
Beberapa berada di lingkungan padat seperti yang diprediksi oleh para ilmuwan, tetapi yang lain berada di lingkungan yang jarang yang kesulitan menyediakan cukup materi Buat pertumbuhan lubang hitam supermasif.
“Bertentangan dengan kepercayaan sebelumnya, kami menemukan bahwa rata-rata, quasar-quasar ini Bukan selalu berada di Distrik paling padat dari alam semesta awal. Beberapa tampaknya berada di tengah-tengah yang Hampa,” kata Anna-Christina Eilers, asisten profesor fisika di Massachusetts Institute of Technology, dalam sebuah pernyataan.
“Sulit menjelaskan bagaimana quasar-quasar ini Dapat tumbuh begitu besar Kalau mereka tampaknya Bukan Mempunyai materi Buat mendukung pertumbuhan mereka.”
Quasar Membutuhkan Pasokan Penuh
Lubang hitam supermasif diyakini berada di pusat Segala galaksi besar di alam semesta modern. Karena Bukan Terdapat bintang yang cukup besar Buat runtuh dan membentuk lubang hitam dengan massa besar seperti itu, para ilmuwan Paham bahwa lubang hitam supermasif harus terbentuk dengan Metode yang berbeda dari lubang hitam bermassa bintang, yang massanya berkisar antara 10 hingga 100 kali lipat massa Surya, yang terbentuk dari Kematian bintang besar.
Lubang hitam supermasif mungkin tumbuh melalui penggabungan bertahap dari lubang hitam yang lebih besar, tetapi proses ini Semestinya memakan waktu lebih dari 1 miliar tahun. Tetapi, JWST Memperhatikan lubang hitam supermasif yang terbentuk dalam waktu jauh lebih singkat.
Lubang hitam supermasif ini berada di lingkungan aktif kaya gas yang disebut inti galaksi aktif (AGN), yang memberi makan pertumbuhan mereka. Massa yang sangat besar dari lubang hitam ini menyebabkan Mega gas dan debu di sekitarnya bersinar terang, sering kali lebih terang daripada gabungan Terang Segala bintang di galaksi mereka. Terang ini, yang triliunan kali lebih terang dari Surya, menandakan keberadaan quasar.
Tetapi, lubang hitam supermasif memerlukan “layanan pengiriman” Buat menjaga lingkungan sekitarnya tetap penuh dengan gas dan debu agar mencapai kecerahan yang luar Lazim ini.
“Sungguh fenomenal bahwa sekarang kita Mempunyai teleskop yang dapat menangkap Terang dari 13 miliar tahun Lampau dengan begitu detail,” kata Eilers. “Buat pertama kalinya, JWST memungkinkan kita Memperhatikan lingkungan tempat quasar-quasar ini tumbuh, dan seperti apa lingkungan mereka.”
Buat menyelidiki lingkungan yang lebih luas dari quasar, tim memilih lima Distrik bertenaga lubang hitam supermasif yang dipelajari oleh JWST antara Agustus 2022 dan Juni 2023. Ini memerlukan “menjahit” beberapa gambar Buat Membikin mosaik ladang quasar Buat setiap lingkungan lubang hitam supermasif.
Dengan memproses panjang gelombang Terang di dalam gambar, juga dimungkinkan Buat menentukan apakah Terang itu berasal dari galaksi tetangga quasar dan mengukur seberapa jauh galaksi itu berasal dari quasar pusat yang terang.
“Kami menemukan satu-satunya perbedaan antara lima quasar ini adalah lingkungan mereka yang terlihat begitu berbeda,” kata Eilers. “Misalnya, satu quasar Mempunyai Dekat 50 galaksi di sekitarnya, sementara yang lain hanya Mempunyai dua. Dan kedua quasar berada dalam volume, kecerahan, dan waktu yang sama di alam semesta.
“Itu Betul-Betul mengejutkan Buat dilihat.”
Apakah Lubang Hitam Supermasif Awal Mengalami ‘Lonjakan Pertumbuhan’?
Intervensi tim ini menantang pemahaman tentang pertumbuhan lubang hitam supermasif, bahkan pembentukan galaksi secara keseluruhan. Pemahaman Demi ini menyatakan bahwa evolusi ini dipandu oleh “jaringan kosmik” besar yang terdiri dari materi gelap; materi gelap menyumbang Sekeliling 85% dari Segala materi tetapi tetap Bukan terlihat oleh kita.
Filamen materi gelap dalam jaringan kosmik memandu gas dan debu di alam semesta awal, menarik materi primordial di sepanjang untaian raksasanya. Di tempat di mana untaian jaringan kosmik ini Berjumpa, materi yang sangat padat menumpuk. Di sini, galaksi-galaksi awal terbentuk, dan quasar pertama Semestinya ditemukan.
“Jaringan kosmik materi gelap adalah prediksi yang kuat dari model kosmologis alam semesta kita, dan ini dapat dijelaskan secara rinci menggunakan simulasi numerik,” kata pemimpin tim Elia Pizzati, seorang mahasiswa pascasarjana di Universitas Leiden, dalam pernyataannya.
“Dengan membandingkan pengamatan kami dengan simulasi ini, kami dapat menentukan di mana quasar-quasar ini berada di dalam jaringan kosmik.”
Lubang hitam supermasif yang terletak di simpul-simpul jaringan kosmik ini Semestinya tumbuh melalui penyerapan gas dan debu yang Segera dan Maju menerus, seperti layanan pengiriman galaksi, Tetapi para ilmuwan Lagi perlu mengetahui bagaimana hal ini terjadi begitu awal dalam sejarah alam semesta.
“Pertanyaan Penting yang kami coba jawab adalah, bagaimana lubang hitam bermassa miliaran Surya ini Dapat terbentuk ketika alam semesta Lagi sangat muda? Alam semesta Lagi dalam masa pertumbuhan,” kata Eilers.
Sayangnya, penelitian ini tampaknya Malah menimbulkan lebih banyak pertanyaan daripada menjawab pertanyaan-pertanyaan yang sudah Terdapat. Lingkungan yang Hampa tampaknya menandakan kekurangan materi gelap dan kerapatan berlebih pada simpul-simpul jaringan kosmik. Kalau demikian, teori mekanisme pertumbuhan Demi ini Bukan Dapat menjelaskan quasar-quasar ini.
Salah satu solusi potensial Buat Rahasia ini adalah bahwa quasar-quasar awal ini sebenarnya dikelilingi oleh debu kosmik dan oleh karena itu Bukan terlihat. Tim sekarang berencana Buat “menyesuaikan” pengamatan mereka pada ladang quasar yang tampaknya Hampa ini Buat menemukan galaksi-galaksi tersembunyi.
“Hasil kami menunjukkan bahwa Lagi Terdapat potongan teka-teki yang signifikan yang hilang tentang bagaimana lubang hitam supermasif ini tumbuh,” kata Eilers. “Kalau Bukan Terdapat cukup materi di Sekeliling Buat beberapa quasar Dapat tumbuh Maju menerus, itu berarti harus Terdapat Metode lain mereka Dapat tumbuh yang belum kita ketahui.” (Space/Z-3)
