NASA, 130억 광년 이상 떨어진 기록적인 초대질량 블랙홀 발견

천문학자들은 130억 광년 이상 떨어진 은하 UHZ1에서 X선으로 관찰한 가장 먼 블랙홀을 발견했습니다. 찬드라 X선 관측소와 제임스 웹 우주망원경의 데이터를 활용한 이번 연구 결과는 블랙홀이 태어날 때 거대했다는 사실을 시사해 초기 우주의 초대질량 블랙홀에 대한 현재 이론에 도전장을 내밀었다. 크레딧: NASA

• 초대형 질량 증가의 주요 지표 블랙홀 – 엑스레이 방출 – 아주 멀리 떨어진 은하계에서 발견되었습니다.
• 이 은하 UHZ1은 132억 광년 떨어져 있으며 우주 나이가 현재 나이의 3%에 불과했을 때 관측되었습니다.
• NASA찬드라 엑스레이 관측소 및 제임스 웹 우주 망원경 그들은 이 발견을 위해 그들의 노력을 합쳤습니다.
• 이것은 일부 초기 블랙홀이 거대한 가스 구름으로 형성되었다는 최고의 증거입니다.

천문학자들은 찬드라(Chandra)와 웹(Webb) 우주망원경을 사용하여 X선(UHZ1이라고 불리는 은하계)에서 지금까지 발견된 가장 먼 블랙홀을 발견했습니다. X선 방출은 초대질량 블랙홀이 존재한다는 분명한 신호입니다. 이 결과는 우주 최초의 초대질량 블랙홀 중 일부가 어떻게 형성되었는지 설명할 수 있습니다. 이 이미지는 UHZ1 뒤에 있는 Abell 2744 은하단을 찬드라의 X선과 Webb의 적외선 데이터, 그리고 UHZ1 블랙홀의 모은하의 클로즈업을 보여줍니다. 출처: 엑스레이: NASA/CXC/SAO/Ákos Bogdán; 적외선: NASA/ESA/CSA/STScI; 이미지 처리: NASA/CXC/SAO/L. 프라타리와 K. 아르칸드

NASA 망원경, 기록적인 블랙홀 발견

이 이미지는 X선을 통해 확인된 가장 먼 블랙홀을 보여주며, 잠재적으로 우주에서 가장 오래된 초대질량 블랙홀의 형성을 밝힐 수 있습니다. 이 발견은 NASA의 찬드라 X선 관측소(보라색으로 표시)의 X선과 제임스 웹 우주 망원경(빨간색, 녹색, 파란색으로 표시)의 적외선 데이터를 사용하여 이루어졌습니다.

헝가리어 거리 및 메모

은하단 UHZ1의 극도로 먼 블랙홀은 은하단 Abell 2744 방향에 위치하고 있습니다. 은하단은 지구에서 약 35억 광년 떨어져 있습니다. 그러나 Webb의 데이터에 따르면 UHZ1은 Abell 2744보다 훨씬 더 멀리 떨어져 있습니다. 약 132억 광년 떨어져 있는 UHZ1은 우주 나이가 현재 나이의 3%에 불과했을 때 볼 수 있었습니다.

중력 렌즈 및 X선 감지

연구자들은 찬드라의 2주 이상의 관측을 통해 은하 중심에서 성장하는 초거대 블랙홀의 존재를 나타내는 UHZ1의 X선 방출을 감지할 수 있었습니다. X선 신호는 너무 희미해서 찬드라는 신호를 4배로 증폭시키는 중력 렌즈 현상으로 인해 장시간 관찰에도 불구하고 이를 감지할 수 있었습니다.

이미징 및 방향 기술

이미지의 보라색 부분은 Abell 2744의 다량의 뜨거운 가스에서 나오는 X선을 보여줍니다. 적외선 이미지는 전경에 있는 몇 개의 별과 함께 성단에 있는 수백 개의 은하를 보여줍니다. 삽입물은 UHZ1을 중심으로 한 작은 영역으로 확대됩니다. 웹 이미지의 작은 물체는 멀리 떨어진 은하 UHZ1이고 찬드라 이미지의 중앙은 UHZ1의 중앙에 있는 초거대 블랙홀에 가까운 물질에서 나오는 X선을 보여줍니다. 은하의 적외선 시야에 비해 엑스선 소스의 크기가 큰 것은 찬드라가 분해할 수 있는 가장 작은 부피를 나타내기 때문입니다. X선은 실제로 은하계의 훨씬 더 작은 지역에서 나옵니다.

전체 필드 Chandra 이미지와 클로즈업 Chandra 이미지에 서로 다른 스무딩이 적용되었습니다. UHZ1과 같은 희미한 X선 점 광원을 표시하지 않는 대신 희미한 클러스터 방출을 강조하기 위해 대형 이미지의 여러 픽셀에 걸쳐 스무딩이 수행되었습니다. 희미한 X선 소스가 나타나도록 클로즈업 이미지에 훨씬 덜 스무딩이 적용되었습니다. 이미지는 북쪽이 수직의 오른쪽 42.5도를 가리키도록 방향이 지정되어 있습니다.

그림: 거대한 가스 구름의 직접적인 붕괴로 형성된 무거운 블랙홀. 이미지 출처: NASA/STScI/Leah Hostak

발견의 중요성

이번 발견은 태양질량의 수십억 배에 달하는 블랙홀이 은하 중심에서 발견되는 초대질량 블랙홀이 빅뱅 직후 거대한 질량에 도달할 수 있는 방법을 이해하는 데 중요하다. 그들은 거대한 가스 구름의 붕괴로 직접 형성되어 1만에서 10만 태양 사이의 무게를 지닌 블랙홀을 생성합니까? 아니면 태양의 10배에서 100배 정도의 질량을 가진 블랙홀을 생성하는 최초의 별의 폭발에서 비롯된 것입니까?

연구결과 및 이론적 시사점

천문학자 팀은 UHZ1에서 새로 발견된 블랙홀이 거대하게 탄생했다는 강력한 증거를 발견했습니다. 그들은 엑스레이의 밝기와 에너지를 기준으로 그 질량을 태양의 천만에서 1억 사이로 추정합니다. 이 질량 범위는 그들이 살고 있는 은하계의 모든 별의 질량 범위와 유사하며, 이는 일반적으로 자체 질량의 약 10분의 1%만 포함하는 근처 우주 은하 중심의 블랙홀과 극명한 대조를 이룹니다. . 호스트 갤럭시 스타.

젊은 나이에 블랙홀의 거대한 질량과 그것이 방출하는 엑스선의 양, 웹이 발견한 은하계의 밝기는 모두 2017년에 예측된 ‘초거대질량 블랙홀’과 일치한다. 은하계. 거대한 가스 구름의 붕괴.

지속적인 연구와 협업

연구원들은 Webb에서 스트리밍되는 이러한 결과와 다른 망원경에서 데이터를 수집하는 결과를 사용하여 초기 우주에 대한 더 큰 그림을 채울 계획입니다.

결과를 설명하는 논문이 나타납니다. 자연 천문학. 저자로는 Akos Bogdan(천체물리학 센터 | Harvard 및 Smithsonian), Andy Golding(프린스턴 대학교), 프리얌바다 나타라잔(Priyamvada Natarajan)예일대 학교), Ursolya Kovacs (체코 마사리크 대학교), Grant Tremblay (CFA), Urmila Chadayamuri(CfA), Marta Volontaire(프랑스 파리 천체물리학 연구소), Ralph Kraft(CfA), William Fuhrmann(CfA), Christine Jones(CfA), Eugene Chorazov(독일 막스 플랑크 천체물리학 연구소) 및 이리나 주라블레바(Irina Zhuravleva)시카고대학교).

두 연구에 사용된 Webb 데이터는 UNCOVER(재이온화 시대 이전의 Ultradeep Nirspec 및 nirCam Observations Before the Era of Reionization)라는 조사의 일부입니다. UNCOVER 팀원 Andy Golding이 이끄는 이 논문은 천체 물리학 저널 편지. 공동 저자에는 UNCOVER 팀의 다른 구성원과 Bogdan 및 Natarajan이 포함됩니다. UHZ1의 관측된 특성을 거대 블랙홀 은하의 이론적 모델과 비교하는 상세한 해석 논문이 현재 검토 중이며 사전 인쇄가 가능합니다. 여기.

참고자료:

“X선 퀘이사 az ≒ 10에서 초기 초거대 블랙홀에 대한 무거운 씨앗의 기원에 대한 증거” 작성자: Akos Bogdan, Andy D. 골딩, 프리얌바다 나타라잔, 우르술리아 E. 코박스, 그랜트 R. 트렘블레이, 우르밀라 차다야무리, 마르타 볼론테르, 랄프 B. 크래프트, 윌리엄 R. Forman, Christine Jones, Eugene Chorazov 및 Irina Zhuravleva, 2023년 11월 6일, 자연 천문학.
도이: 10.1038/s41550-023-02111-9

“발견: JWST/NIRSpec에서 최초의 거대한 블랙홀의 성장 – z = 10.1에서 X선 ​​조명 AGN의 분광학적 적색편이 확인” by Andy D. 골딩, 제니 E. 그린, 데이비드 J. Seaton, Ivo Lappé, Rachel Bezançon, Tim B. Miller, Hakim Atiq, Akos Bogdan, Gabriel Brammer, Iryna Chemerinska, Sam E. Cutler, Pratika Dayal, Yoshinobu Fudamoto, Seiji Fujimoto, Lukas J. 푸르타크, 바실리 코코레프, 가우라브 쿨라르, 조엘 레자, 다닐로 마르케시니, 프리얌바다 나타라얀, 에리카 넬슨, 파스칼 A. 오이시, 리차드 팬, 케이시 파포비치, 세도나 H. 프라이스, 피터 반 도쿰(Peter van Dokkum), 벤지 왕(Benjie Wang), 冰洁王, 존 R. 위버, 캐서린 E. Whitaker와 Adi Zittrain, 2023년 9월 22일, 천체 물리학 저널 편지.
도이: 10.3847/2041-8213/acf7c5

NASA의 Marshall Space Flight Center는 Chandra 프로그램을 관리합니다. 스미소니언 천체물리학 관측소(Smithsonian Astrophysical Observatory)의 찬드라 엑스레이 센터(Chandra X-ray Center)는 매사추세츠 주 케임브리지의 과학 운영과 매사추세츠 주 벌링턴의 비행 운영을 통제합니다.

제임스 웹 우주 망원경은 세계 최고의 우주 과학 관측소입니다. Webb은 우리 태양계의 미스터리를 풀고, 다른 별 주변의 먼 세계 너머를 바라보며, 우주의 신비한 구조와 기원, 그리고 그 안에서 우리가 있는 위치를 탐구할 것입니다. WEB은 NASA가 파트너인 유럽 우주국(ESA)과 함께 주도하는 국제 프로그램입니다.유럽 ​​우주국) 및 캐나다 우주국.