بواسطة
التقط تلسكوب جيمس ويب الفضائي صورًا لاثنين من النجوم الزائفة الكونية المبكرة، مما سلط الضوء على العلاقة بين الثقوب السوداء والمجرات المضيفة لها. ويشير هذا التقدم إلى أن نسبة الكتلة التي لوحظت في معظم المجرات الحديثة كانت أقل من مليار سنة بعد الانفجار الكبير.
تكشف أحدث ملاحظات تلسكوب جيمس ويب الفضائي من بداية الكون عن رؤى مهمة حول العلاقة المبكرة بين الثقوب السوداء ومجراتها، وتعكس نسب الكتلة التي شوهدت في الكون الحديث.
كشفت صور جديدة التقطها تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) لأول مرة عن ضوء النجوم لمجرتين ضخمتين، والثقوب السوداء – الكوازارات – التي شوهدت بعد أقل من مليار سنة من الانفجار الكبير. تبلغ كتلة الثقوب السوداء كتلة الشمس بمليارات المرات، كما أن كتلة المجرات المضيفة أكبر بحوالي مائة مرة، وهي مماثلة لتلك الموجودة في الكون الحديث. تشير دراسة حديثة إلى أن مزيجًا قويًا من عمليات الرصد واسعة النطاق من تلسكوب سوبارو وتلسكوب جيمس ويب الفضائي قد مهد طريقًا جديدًا لدراسة الكون البعيد. طبيعة.
جذبت ملاحظات الثقوب السوداء الهائلة انتباه علماء الفلك في السنوات الأخيرة. بدأ تلسكوب أفق الحدث (EHT) في تصوير “ظل” الثقوب السوداء في مراكز المجرات. مُنحت جائزة الرواية لعام 2020 في الفيزياء لملاحظات الحركة النجمية في جوهرها. درب التبانة. وفي حين تم إثبات وجود مثل هذه الثقوب السوداء الهائلة، إلا أنه لا أحد يعرف أصولها.
أبلغ علماء الفلك عن وجود مليارات من الثقوب السوداء ذات الكتلة الشمسية في المليار سنة الأولى من عمر الكون، فكيف نمت هذه الثقوب السوداء إلى هذا الحد عندما كان الكون صغيرًا جدًا؟ والأمر الأكثر إثارة للحيرة هو أن الملاحظات في الكون المحلي تظهر وجود علاقة واضحة بين كتلة الثقوب السوداء فائقة الكتلة والمجرات الأكثر ضخامة التي تتواجد فيها. المجرات والثقوب السوداء لها أحجام مختلفة تمامًا، إذن أيهما جاء أولاً: الثقوب السوداء أم المجرات؟ إنها مشكلة “الدجاجة أو البيضة” على المستوى الكوني.
صورة JWST NIRCam بحجم 3.6 ميكرومتر لـ HSC J2236+0032. صورة مكبرة وصورة الكوازار وصورة المجرة المضيفة بعد طرح ضوء الكوازار (من اليسار إلى اليمين). يشار إلى حجم الصورة بالسنوات الضوئية في كل لوحة. الائتمان: دينغ، أونوف، سيلفرمان وآخرون.
فريق دولي من الباحثين بقيادة ماسافوسا أونوي، زميل كافلي للفيزياء الفلكية في معهد كافلي لعلم الفلك والفيزياء الفلكية (KIAA) في جامعة بكين، وشوهينج دينغ، معهد كافلي للفيزياء والرياضيات في الكون (Kavli IPMU) وجون سيلفرمان، البروفيسور في Kavli IPMU، انطلقنا للإجابة على هذا السؤال تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، وهو تلسكوب فضائي بطول 6.5 متر تم تطويره من خلال تعاون دولي ناساال وكالة الفضاء الأوروبية (ESA)، ووكالة الفضاء الكندية (CSA)، وتم إطلاقهما في ديسمبر 2021.
تتميز الكوازارات بأنها مشرقة، في حين أن المجرات المضيفة لها تكون خافتة، مما يجعل من الصعب على الباحثين اكتشاف الضوء الخافت الصادر عن مجرة الكوازار المبهرة، خاصة على مسافات بعيدة. “إن العثور على المجرات المضيفة للكوازارات عند الانزياح الأحمر 6 يشبه ارتداء نظارات ضبابية واكتشاف اليراعات في عرض للألعاب النارية لالتقاط الأنفاس. المجرات المضيفة باهتة بشكل لا يصدق، ودقة الصورة منخفضة للغاية. تلسكوب هابل الفضائييقول سوهينج دينغ: “إن إبراز جمالها الخفي يمثل تحديًا حقيقيًا”.
انطباع فني عن تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا. مصدر الصورة: ناسا، وكالة الفضاء الأوروبية، ونورثروب جرومان
لاحظ الفريق اثنين من النجوم الزائفة في تلسكوب جيمس ويب الفضائي، HSC J2236+0032 وHSC J2255+0251، عند انزياحات حمراء قدرها 6.40 و6.34 عندما كان عمر الكون حوالي 860 مليون سنة. تم اكتشاف هذين النجمين لأول مرة من خلال المسح واسع النطاق لتلسكوب سوبارو الذي يبلغ قطره 8.2 متر، والذي تمكن فريق البحث من خلاله من التعرف على أكثر من 160 نجمًا زائفًا حتى الآن. إن اللمعان المنخفض نسبيًا لهذه الكوازارات يجعلها أهدافًا رئيسية لقياس خصائص المجرات المضيفة، ويمثل الاكتشاف الناجح للمضيفين المرة الأولى التي يتم فيها اكتشاف ضوء النجوم في كوازار.
تم التقاط صور للكازارات باستخدام أداة NIRCam الخاصة بـ JWST بأطوال موجية للأشعة تحت الحمراء تبلغ 3.56 و1.50 ميكرومتر، وكانت المجرات المضيفة مرئية بوضوح بعد النمذجة الدقيقة وطرح الوهج من الثقوب السوداء المتراكمة. يُرى أيضًا التوقيع النجمي للمجرة المضيفة في الطيف الذي التقطه NIRSpec التابع لـ JWST لـ J2236+0032، مما يدعم اكتشاف المجرة المضيفة. يقول ماسافوسا أونو: “لقد شاركت بشكل كبير في مسح سوبارو للكوازارات ذات الانزياح الأحمر العالي منذ سنوات الدكتوراه في المرصد الفلكي الوطني في اليابان. وأنا فخور جدًا بالكشف الناجح عن ضوء النجوم من أشباه النجوم HSC التي اكتشفناها مع سوبارو”. .
الباحث في مشروع Kavli IPMU Suheng Ding، والبروفيسور John Silverman ومعهد Kavli لعلم الفلك والفيزياء الفلكية (PKU-KIAA) زميل Kavli للفيزياء الفلكية Masafusa Onoue (من اليسار). الائتمان: Kavli IPMU، Kavli IPMU، Masafusa Onoue
ومن الملاحظات وجد الفريق ذلك الثقب الأسود تشبه الكتل النجمية تلك التي لوحظت في الكون الحديث. وتشير النتيجة إلى أن العلاقة بين الثقوب السوداء ومضيفيها كانت موجودة بالفعل خلال المليار سنة الأولى بعد ذلك .الانفجار العظيم. وسيواصل الفريق هذه الدراسة بعينة أكبر من النجوم الزائفة البعيدة، بهدف تقييد التاريخ التطوري المشترك للثقوب السوداء والمجرات الأم عبر الزمن الكوني. ستقيد هذه الملاحظات نماذج التطور المشترك للثقوب السوداء والمجرات المضيفة لها.
اقرأ المزيد عن هذا الاكتشاف في بحث الباحثين عن المجرات المضيفة للكوازارات في الكون المبكر.
المرجع: Xuheng Ding، Masafusa Onoue، John D. Silverman، Yoshiki Matsuoka، Takuma Izumi، Michael A. Strauss، Knud Jahnke، Camryn Lnyao، “اكتشاف ضوء النجوم من المجرات المضيفة للكوازار عند انزياحات حمراء أكبر من 6”. مارتا فولونديري، زولتان هيمان، إيرهام توفيق أنديكا، كينتارو أوكي، شونسوكي بابا، ريبيكا بيري، سارة إي بوسمان، كونور بوتريل، آنا كريستينا إيلرز، سيجي فوجيموتو، ميلاني هابوسيت، ماساتوشي إيمانيشي، شيهيرو كاواجوتشي، كوتارو كوه. سيو لي، أليساندرو لوبي، جيانوي ليو، تورو ناجو، رودريك أوفيرسير، جان تورج شندلر، مالتي شرام، كازوهيرو شيماساكو، يوشيكي توبا، بيني تراختنبروت، مكسيم تراختنبروت، ماكسيم تراختنبروت فينيمانز، ماريان فيسترغارد، فابيان والتر، فيجي وانغ وجيني يانغ , 28 يونيو 2023, طبيعة.
دوى: 10.1038/s41586-023-06345-5
