Uno studio condotto utilizzando il telescopio spaziale James Webb ha scoperto che i nuclei galattici attivi e i buchi neri supermassicci in rapida crescita sono meno comuni di quanto si pensasse in precedenza. Questa scoperta indica un universo più stabile e fornisce informazioni sulle galassie deboli e sulle sfide nell’identificazione di questi nuclei.
Telescopio spaziale James Webb L’indagine rivela meno buchi neri supermassicci di quanto ipotizzato
Un’indagine dell’Università del Kansas su una fascia dell’universo utilizzando il telescopio spaziale James Webb ha rivelato nuclei galattici attivi – buchi neri supermassicci che stanno rapidamente aumentando di dimensioni – che sono più rari di quanto molti astronomi avevano precedentemente ipotizzato.
I risultati, dello strumento nel medio infrarosso (MIRI) di JWST, suggeriscono che il nostro universo potrebbe essere un po’ più stabile di quanto ipotizzato in precedenza. Il lavoro fornisce anche informazioni dettagliate sulle osservazioni delle galassie deboli, sulle loro proprietà e sulle sfide nell’identificazione degli AGN.
Dettagli dello studio
Un nuovo documento che descrive in dettaglio la ricerca JWST, condotta sotto gli auspici del programma Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), è stato recentemente reso disponibile su arXiv Prima che la revisione formale tra pari venga pubblicata in IL Giornale astrofisico.
Il lavoro, guidato da Allison Kirkpatrick, assistente professore di fisica e astronomia alla KU, si è concentrato su una regione dell’universo a lungo studiata chiamata barra estesa di Groth, situata tra le costellazioni dell’Orsa Maggiore e di Boötes. Tuttavia, gli esami precedenti della regione si basavano su una generazione meno potente di telescopi spaziali.
“Le nostre osservazioni sono state effettuate lo scorso giugno e dicembre e miravamo a descrivere come appaiono le galassie durante il picco di formazione stellare nell’universo”, ha detto Kirkpatrick. “Questo è uno sguardo indietro nel tempo, da 7 a 10 miliardi di anni fa. Abbiamo usato lo strumento nel medio infrarosso del telescopio spaziale James Webb per osservare la polvere nelle galassie che esistevano 10 miliardi di anni fa, e questa polvere potrebbe mascherare il processo di formazione delle stelle persistenti e può nascondere buchi neri supermassicci in crescita. Così ho condotto la prima indagine per cercare questi buchi neri supermassicci in agguato nei centri di queste galassie.
Mostriamo il MIRI che punta a 1 (pannello di destra) insieme alle osservazioni Spitzer/IRAC (al centro) e MIPS (a sinistra).
Stessa zona. Le aperture mostrano la posizione delle sorgenti rilevate in ciascuna immagine (solo regione MIRI). Per MIPS (IRAC)
Nella foto, i fori misurano 6 pollici (2 pollici), che corrisponde alla dimensione del raggio del dispositivo. Nell’immagine IRAC, il blu corrisponde al canale
1 (3,6 µm), il verde corrisponde al canale 2 (4,5 µm) e il rosso corrisponde al canale 3 (5,8 µm). Nell’immagine MIRI, il filtro da 770 W è blu, l’F1000W è verde e l’F1280W è rosso. Credito: Kirkpatrick et al., arXiv:2308.09750
Risultati e implicazioni
Mentre ogni galassia è caratterizzata dalla presenza di massa enorme Buco nero Nel mezzo ci sono i nuclei attivi più eccitanti, che sono disturbi più eccitanti che attraggono il gas e mostrano una luminosità assente dai tipici buchi neri.
Kirkpatrick e molti altri astrofisici si aspettavano che l’indagine ad alta risoluzione condotta dal telescopio spaziale James Webb avrebbe identificato le posizioni di molte più galassie attive rispetto alla precedente indagine condotta con il telescopio spaziale Spitzer. Tuttavia, anche con l’aumento di potenza e sensibilità del MIRI, nella nuova indagine sono stati rilevati alcuni AGN aggiuntivi.
“I risultati sembravano molto diversi da quello che mi aspettavo, il che ha portato alla mia prima grande sorpresa”, ha detto Kirkpatrick. “Una scoperta importante è stata la scarsità di buchi neri supermassicci in rapida crescita. Questa scoperta ha sollevato dubbi su dove esistano queste cose. A quanto pare, questi buchi neri probabilmente stanno crescendo a un ritmo più lento di quanto si pensasse in precedenza, il che è interessante, dato che le galassie che hanno esaminato sono come la nostra galassia. via Lattea dal passato. Precedenti osservazioni con Spitzer ci hanno permesso di studiare galassie più luminose e massicce che contengono buchi neri supermassicci in rapida crescita, rendendole più facili da rilevare.
Kirkpatrick ha affermato che un importante enigma in astronomia risiede nella comprensione di come i tipici buchi neri supermassicci, come quelli che si trovano in galassie come la Via Lattea, crescono e influenzano la galassia che li ospita.
Ha detto: “I risultati dello studio indicano che questi buchi neri non crescono rapidamente, assorbono materiale limitato e potrebbero non influenzare in modo significativo le galassie che li ospitano”. “Questa scoperta apre una prospettiva completamente nuova sulla crescita dei buchi neri poiché la nostra attuale comprensione si basa in gran parte sui buchi neri più massicci nelle galassie più grandi, che hanno grandi impatti sui loro ospiti, ma è probabile che i buchi neri più piccoli in queste galassie abbiano un impatto significativo”. NO.”
Gli ingegneri hanno lavorato meticolosamente per impiantare lo strumento a medio infrarosso del James Webb Space Telescope presso l’ISIM, o Integrated Science Instrument Module, in una camera bianca presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, il 29 aprile 2013. Come successore del telescopio spaziale Hubble della NASA , lo farà Il telescopio Webb è il telescopio spaziale più potente mai costruito. Osserverà gli oggetti più distanti nell’universo, fornirà immagini delle prime galassie che si formarono e vedrà pianeti inesplorati orbitanti attorno a stelle distanti.
L’astronomo dell’Università del Kuwait ha affermato che un altro risultato sorprendente è l’assenza di polvere in queste galassie.
“Utilizzando il telescopio spaziale James Webb, possiamo identificare galassie molto più piccole che mai, comprese quelle delle dimensioni della Via Lattea o anche più piccole, cosa che prima era impossibile a questi spostamenti verso il rosso (distanze cosmiche)”, ha detto Kirkpatrick. “Normalmente, le galassie più massicce hanno abbondante polvere a causa del loro rapido tasso di formazione stellare. Avevo dato per scontato che anche le galassie di massa inferiore contenessero grandi quantità di polvere, ma non è così, il che sfida le mie aspettative e fornisce un’altra scoperta interessante.”
Secondo Kirkpatrick, questo lavoro cambia la comprensione di come crescono le galassie, soprattutto per quanto riguarda la Via Lattea.
“Il nostro buco nero sembra essere abbastanza calmo e non mostra molta attività”, ha detto. “Una domanda importante riguardo alla Via Lattea è se è attiva o se ha attraversato una fase AGN. Se la maggior parte delle galassie, come la nostra, mancano di nuclei galattici attivi rilevabili, ciò potrebbe significare che il nostro buco nero non era più attivo in passato. In In definitiva, questa conoscenza aiuterà a limitare e misurare le masse dei buchi neri e a far luce sulle origini della crescita dei buchi neri, che rimane una domanda senza risposta.
Riferimento: “7° importante articolo del CEERS: JWST/MIRI rivela una debole popolazione di galassie nel mezzogiorno cosmico invisibile a Spitzer” di Alison Kirkpatrick, Guang Yang, Aurélien Le Bell, Greg Troianni, Eric F. Bell, Nico J. Cleary, David Elbaz, Stefano L. FinkelsteinNimesh B. Hathi, Michaela Hirschman, Ben W. Holwerda, Dale D. KoszewskiRay A. Lucas, Jed McKinney, Casey Papovich, Pablo J. Perez Gonzalez, Alexander de la Vega, Michaela B. Bagley, Emanuel Duddy, Mark Dickinson, Henry C. Ferguson, Adriano Fontana, Andrea Grazian, Norman A. Grojin, Pablo Arrabal Haro, Jehan S. Kartaltepe, Lisa J. Kelly, Anton M. KokemuirJennifer M. Lutz, Laura Pinterici, Noor Pierzkal, Swara Ravindranath, Rachel S. Somerville, Jonathan R. Trump, Stephen M. Wilkins, LE Aaron Young, tenente colonnello, Giornale astrofisico.
arXiv:2308.09750
Kirkpatrick ha recentemente ottenuto nuovo tempo significativo al JWST per condurre un’indagine più ampia del campo della striscia di crescita estesa utilizzando MIRI. Il suo attuale articolo includeva circa 400 galassie. La sua prossima indagine (MEGA: MIRI EGS Galaxy e AGN Survey) includerà circa 5.000 galassie. La conclusione dei lavori è prevista per gennaio 2024.
