모든 초대질량 블랙홀은 어떻게 되었나요? 천문학자들은 Webb의 데이터에 놀랐습니다.

제임스 웹 우주 망원경 이번 조사에서는 예상보다 적은 수의 초대질량 블랙홀이 밝혀졌습니다.

제임스 웹 우주 망원경을 사용하여 우주 전체를 조사한 캔자스 대학의 조사에서 이전에 많은 천문학자들이 생각했던 것보다 더 희귀한 활성 은하 핵(크기가 빠르게 증가하는 초거대 블랙홀)이 밝혀졌습니다.

JWST의 MIRI(Medium Infrared Instrument)를 통해 이루어진 이번 발견은 우리 우주가 예상보다 조금 더 안정적일 수 있음을 시사합니다. 이 작업은 또한 희미한 은하의 관측, 그 특성 및 AGN 정의의 어려움에 대한 통찰력을 제공합니다.

연구 세부정보

CEERS(Cosmic Evolutionary Early Release Science) 프로그램의 후원으로 수행된 JWST 연구를 자세히 설명하는 새로운 논문이 최근에 발표되었습니다. arXiv 공식적인 동료 평가가 출판되기 전에 그만큼 천체 물리학 저널.

쿠웨이트 대학의 물리학 및 천문학 조교수인 Alison Kirkpatrick이 주도한 이 연구는 큰곰자리와 목동자리 사이에 있는 그로스 바(Groth Bar)라고 불리는 우주의 오랫동안 연구된 영역에 초점을 맞췄습니다. 그러나 이 지역에 대한 이전 조사는 덜 강력한 세대의 우주 망원경에 의존했습니다.

커크패트릭은 “우리의 관측은 지난 6월과 12월에 이루어졌으며 우주에서 별 형성이 최고조에 달할 때 은하계가 어떤 모습인지 설명하는 것을 목표로 삼았습니다.”라고 말했습니다. “이것은 과거 70억~100억년 전의 시간을 되돌아보는 것입니다. 우리는 제임스 웹 우주 망원경의 중적외선 장비를 사용하여 100억년 전에 존재했던 은하계의 먼지를 관찰했는데, 이 먼지는 그래서 저는 이 은하 중심에 숨어 있는 초거대 블랙홀을 찾기 위해 첫 번째 조사를 실시했습니다.

Spitzer/IRAC(가운데) 및 MIPS(왼쪽)의 관찰과 함께 1(오른쪽 패널)을 나타내는 MIRI를 보여줍니다.
같은 지역. 조리개는 각 이미지에서 감지된 소스의 위치를 ​​표시합니다(MIRI 영역만 해당). MIPS(IRAC)의 경우
이미지에서 구멍은 6인치(2인치)이며 이는 장치의 빔 크기에 해당합니다. IRAC 이미지에서 파란색은 채널에 해당합니다.
1(3.6 µm), 녹색은 채널 2(4.5 µm)에 해당하고 빨간색은 채널 3(5.8 µm)에 해당합니다. MIRI 이미지에서 770W 필터는 파란색, F1000W는 녹색, F1280W는 빨간색입니다. 출처: Kirkpatrick et al., arXiv:2308.09750

결과 및 시사점

각 은하계는 거대한 질량이 존재한다는 특징이 있지만 블랙홀 그리고 중간에는 더 흥미로운 활성 핵이 있는데, 이는 가스를 끌어당기고 일반적인 블랙홀에서 볼 수 없는 광도를 나타내는 더 흥미로운 섭동입니다.

커크패트릭과 몇몇 동료 천체물리학자들은 제임스 웹 우주망원경에 의한 고해상도 조사가 스피처 우주망원경을 이용한 이전 조사보다 더 많은 활동성 활동은하를 발견할 것이라고 예측했다. 그러나 MIRI의 출력과 감도가 향상되었음에도 불구하고 새로운 조사에서는 몇 가지 추가 AGN이 발견되었습니다.

Kirkpatrick은 “결과가 내가 예상했던 것과 완전히 달라서 처음으로 큰 놀라움을 느꼈습니다.”라고 말했습니다. “중요한 발견 중 하나는 빠르게 성장하는 초대질량 블랙홀이 드물다는 것입니다. 이 발견은 이러한 물체가 어디에 위치할 수 있는지에 대한 의문을 제기했습니다. 밝혀진 바와 같이, 이 블랙홀은 이전에 생각했던 것보다 느린 속도로 성장할 가능성이 높습니다. 내가 조사한 은하계가 우리 은하계와 유사하다는 점을 고려하면 흥미롭습니다. 은하수 과거로부터. 스피처를 이용한 이전 관측을 통해 우리는 빠르게 성장하는 초대질량 블랙홀을 포함하는 더 밝고 더 무거운 은하를 연구하여 더 쉽게 발견할 수 있었습니다.

커크패트릭은 천문학에서 중요한 수수께끼는 은하수와 같은 은하계에서 발견되는 것과 같은 전형적인 초대질량 블랙홀이 어떻게 성장하고 자신의 은하계에 영향을 미치는지 이해하는 것이라고 말했습니다.

그녀는 “연구 결과는 이들 블랙홀이 빠르게 성장하지 않고, 제한된 물질을 흡수하며, 자신이 속한 은하계에 큰 영향을 미치지 않을 수 있다는 것을 보여준다”고 말했습니다. “이 발견은 블랙홀의 성장에 대한 완전히 새로운 관점을 열어줍니다. 현재 우리의 이해는 호스트에 큰 영향을 미치는 가장 큰 은하계의 더 큰 블랙홀에 기반을 두고 있기 때문입니다. 상당한 영향을 끼친다.” 아니요.”

엔지니어들은 2013년 4월 29일 메릴랜드 주 그린벨트에 있는 NASA의 고다드 우주 비행 센터 클린룸에 제임스 웹 우주 망원경의 ISIM 중적외선 장비 또는 통합 과학 장비 모듈을 이식하기 위해 꼼꼼하게 작업했습니다. NASA의 허블 우주 망원경 탐사선의 후속 제품으로 , 그것은 될 것입니다. 웹 망원경은 지금까지 만들어진 우주 망원경 중 가장 강력한 것입니다. 우주에서 가장 먼 물체를 관찰하고, 최초로 형성된 은하의 이미지를 제공하며, 먼 별을 공전하는 미지의 행성을 볼 수 있습니다.

쿠웨이트 대학교 천문학자는 또 다른 놀라운 발견은 이 은하계에 먼지가 없다는 것이라고 말했습니다.

커크패트릭은 “제임스 웹 우주망원경을 사용하면 이전에는 적색편이(우주 거리)에서는 불가능했던 은하수만큼 크거나 더 작은 은하를 포함해 그 어느 때보다 훨씬 작은 은하를 식별할 수 있다”고 말했다. “일반적으로 더 무거운 은하에는 빠른 별 형성 속도로 인해 많은 먼지가 포함되어 있습니다. 질량이 작은 은하에도 많은 양의 먼지가 포함되어 있을 것이라고 생각했지만 그렇지 않았습니다. 이는 내 기대를 저버리는 또 다른 흥미로운 발견입니다.

Kirkpatrick에 따르면, 이 연구는 특히 은하수와 관련하여 은하계가 어떻게 성장하는지에 대한 이해를 변화시킵니다.

“우리 블랙홀은 별다른 활동을 보이지 않고 완전히 차분한 것으로 보입니다.”라고 그녀는 말했습니다. “은하수에 관한 중요한 질문 중 하나는 그것이 활성화되어 있는지 또는 AGN 단계를 거쳤는지 여부입니다. 우리 은하와 같은 대부분의 은하계에 감지 가능한 AGN이 부족하다면 이는 우리 블랙홀이 과거에 더 활동적이지 않았다는 것을 의미할 수 있습니다. 궁극적으로 이 지식은 블랙홀의 질량을 제한하고 측정하는 데 도움이 될 것이며 아직 풀리지 않은 질문으로 남아 있는 블랙홀 성장의 기원을 밝히는 데 도움이 될 것입니다.

참조: Allison Kirkpatrick, Guang Yang, Aurelian Le Bell, Greg Troiani, Eric F Bell, Nico J. Cleary, David Elbaz, Stephen L. 핀켈슈타인, 니미쉬 B. 하티, 미카엘라 허쉬먼, 벤 W. 홀워다, 데일 D. 코제프스키, 레이 A. 루카스, 제이드 맥키니, 케이시 바보비치, 파블로 J. 페레즈 곤잘레스, 알렉산드르 드 라 베가, 미카엘라 B. 배글리, 엠마누엘 대디, 마크 디킨슨, 헨리 C. 퍼거슨, 아드리아누 폰타나, 안드레아 그라치안, 노먼 A. 그로스장, 파블로 아라발 하로, 제한 S. 카르탈테페, 리사 J. 켈리, 앤서니 M. 쿡뮤어, 제니퍼 M. 루츠, 로라 핀테리치, 누르 비르즈칼, 스와라 라빈드라나트, 레이첼 S. 서머빌, 조나단 R. 트럼프, 스티븐 M. LA 윌킨스, 발표자 Aaron Young. 천체 물리학 저널.
arXiv:2308.09750

Kirkpatrick은 최근 MIRI를 사용하여 Extended Groth Strip에 대한 대규모 현장 조사를 수행하기 위해 JWST에서 새로운 선임 시간을 받았습니다. 그녀의 현재 논문에는 약 400개의 은하가 포함되어 있습니다. 다가오는 조사(MEGA: MIRI EGS Galaxy 및 AGN Survey)에는 약 5,000개의 은하가 포함됩니다. 공사는 2024년 1월 진행될 예정이다.