Przegląd najgłębszego spojrzenia teleskopu Hubble’a w przeszłość odkrywa nowe wskazówki
Wydaje się, że we wszechświecie istnieje niezliczona ilość czarnych dziur – króliczych nor czasoprzestrzennych, które na zawsze połykają wszystko, co przechodzi w pobliżu. Najbardziej masywne czarne dziury, ważące miliony lub miliardy razy więcej niż nasze Słońce, czają się w centrach galaktyk. Kiedy te śpiące smoki pożerają wszystko, co przechodzi w pobliżu, mogą rozbłysnąć jako jasne latarnie morskie zwane aktywnymi jądrami galaktycznymi. Inne czarne dziury nie przyciągają otaczającej materii w sposób ciągły, ale w przerwach i wybuchach, przez co ich jasność migocze.
To zachowanie zostało wykorzystane przez astronomów do przejścia czarna dziura polowanie. Jednym z najlepszych terenów do polowań jest Ultragłębokie Pole Hubble’a, które odsłoniło słabe galaktyki, które istniały niedługo po Wielki Wybuch. Zdjęcie Ultra Głębokiego Pola Hubble’a odkryto w 2004 roku. Zespół astronomów z Uniwersytetu Sztokholmskiego przyjrzał się późniejszym zdjęciom Ultra Głębokiego Pola Hubble’a i odkrył zmiany w jasności niektórych galaktyk. Zmiany te przypisuje się zmienności czarnych dziur – na przykład migoczącym świątecznym światełkom. W rezultacie odkryli więcej czarnych dziur we wczesnym wszechświecie, niż wcześniej informowano.
Związek pomiędzy wczesnymi galaktykami a masywnymi czarnymi dziurami to dla kosmologów dylemat typu „jajko z kurą”. Co było pierwsze? Ponowna wizyta w niezwykłym Ultragłębokim Polu Hubble’a dostarcza nowych wskazówek.
Źródło: NASA, ESA, Joseph DePasquale (STScI)
Kosmiczny Teleskop Hubble’a Znajduje więcej czarnych dziur niż oczekiwano we wczesnym Wszechświecie
Z pomocą NASAKosmiczny Teleskop Hubble’a, międzynarodowy zespół badaczy kierowany przez naukowców z Wydziału Astronomii Uniwersytetu w Sztokholmie, odkrył więcej czarnych dziur we wczesnym Wszechświecie, niż wcześniej informowano. Nowe wyniki mogą pomóc naukowcom zrozumieć, w jaki sposób powstały supermasywne czarne dziury.
Obecnie naukowcy nie mają pełnego obrazu tego, jak powstały pierwsze czarne dziury niedługo po Wielkim Wybuchu. Wiadomo, że supermasywne czarne dziury, które mogą ważyć ponad miliard słońc, istnieją w centrach kilku galaktyk niecały miliard lat po Wielkim Wybuchu.
„Wiele z tych obiektów wydaje się być masywniejszych, niż początkowo sądzono, że mogą być w tak wczesnym okresie — albo utworzyły się bardzo masywne, albo rosły niezwykle szybko” – powiedziała Alice Young, doktorantka na Uniwersytecie w Sztokholmie i współautorka książki badanie opublikowane w The Listy do dzienników astrofizycznych.
Wnioski z rozszerzonych obserwacji Hubble’a
Czarne dziury odgrywają ważną rolę w cyklu życia wszystkich galaktyk, jednak istnieją poważne niepewności co do naszego zrozumienia ewolucji galaktyk. Aby uzyskać pełny obraz powiązania między ewolucją galaktyk i czarnych dziur, naukowcy wykorzystali Hubble’a do zbadania, ile czarnych dziur istniało w populacji słabych galaktyk, gdy Wszechświat miał zaledwie kilka procent swojego obecnego wieku.
Wstępne obserwacje nt obszar badania zostały ponownie sfotografowane przez Hubble’a po kilku latach. Umożliwiło to zespołowi pomiar zmian w jasności galaktyk. Te różnice są charakterystycznym znakiem czarnych dziur. Zespół zidentyfikował więcej czarnych dziur niż wcześniej odkryto innymi metodami.
Nowe teorie na temat pochodzenia czarnych dziur
Nowe wyniki obserwacji sugerują, że niektóre czarne dziury prawdopodobnie powstały w wyniku zapadnięcia się masywnych, dziewiczych gwiazd w ciągu pierwszego miliarda lat czasu kosmicznego. Gwiazdy tego typu mogą istnieć we Wszechświecie jedynie w bardzo wczesnych okresach istnienia Wszechświata, ponieważ gwiazdy późniejszej generacji są zanieczyszczone pozostałościami gwiazd, które już żyły i umarły. Inne alternatywy dla powstawania czarnych dziur obejmują zapadanie się obłoków gazu, łączenie się gwiazd w masywne gromady i „pierwotne” czarne dziury, które powstały (w wyniku mechanizmów fizycznie spekulacyjnych) w ciągu pierwszych kilku sekund po Wielkim Wybuchu. Dzięki nowym informacjom na temat powstawania czarnych dziur można skonstruować dokładniejsze modele powstawania galaktyk.
Pogłębianie naszego zrozumienia zjawisk kosmicznych
„Mechanizm powstawania wczesnych czarnych dziur jest ważną częścią zagadki ewolucji galaktyk” – powiedział Matthew Hayes z Wydziału Astronomii Uniwersytetu w Sztokholmie i główny autor badania. „Wraz z modelami wzrostu czarnych dziur obliczenia ewolucji galaktyk można teraz oprzeć na bardziej fizycznych podstawach, uzyskując dokładny schemat powstawania czarnych dziur w wyniku zapadania się masywnych gwiazd”.
Przyszłe badania z Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba
Astronomowie prowadzą także obserwacje za pomocą należącego do NASA Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, szukając galaktycznych czarnych dziur, które powstały wkrótce po Wielkim Wybuchu, aby dowiedzieć się, jak masywne są i gdzie się znajdują.
Odniesienie: „Glimmers in the Cosmic Dawn: A Census of the Youngest Supermassive Black Holes by Photometric Variability*” Matthew J. Hayes, Jonathan C. Tan, Richard S. Ellis, Alice R. Young, Vieri Cammelli, Jasbir Singh, Axel Runnholm, Aayush Saxena, Ragnhild Lunnan, Benjamin W. Keller, Pierluigi Monaco, Nicolas Laporte i Jens Melinder, 6 sierpnia 2024 r., Listy z dziennika astrofizycznego.
DOI: 10.3847/2041-8213/ad63a7
Kosmiczny Teleskop Hubble’a działa od ponad trzydziestu lat i nadal dokonuje przełomowych odkryć, które kształtują nasze podstawowe rozumienie wszechświata. Hubble to projekt międzynarodowej współpracy NASA i ESA (Europejska Agencja Kosmiczna). Centrum lotów kosmicznych Goddard NASA w Greenbelt w stanie Maryland zarządza teleskopem i operacjami misji. Lockheed Martin Space z siedzibą w Denver w Kolorado wspiera również operacje misyjne w Goddard. The Instytut Naukowy Teleskopów Kosmicznych w Baltimore w stanie Maryland, prowadzony przez Stowarzyszenie Uniwersytetów Badań nad Astronomią, prowadzi operacje naukowe Hubble’a dla NASA.
