Subaru teleskopunun geniş alan anket yeteneklerini kullanarak, gökbilimciler uzak evrende aktif süper kütleli kara delikler veya kuasarlar keşfettiler ve daha sonra onları James Webb Uzay Teleskopu (JWST) ile inceledi. Bu çalışma, galaksilerin ve merkezi kara deliklerinin 12,9 milyar yıl önce nasıl büyüdüğünü ortaya koydu.
JWST gözlemlerinden, ekip bu kuasarların ev sahibi galaksilerinin zaten büyük hale geldiğini, ancak şimdi yıldız oluşumlarının azaldığını buldu. Bu, süper kütleli kara deliklerin en eski ve en hızlı büyüyen galaksilerin şekillenmesinde önemli bir rol oynadığına dair önemli kanıtlar sunar.
Bu keşif, Subaru teleskopunun geniş alan anket kapasitesini JWST’nin kızılötesi dalga boylarındaki eşsiz hassasiyetle birleştirerek mümkün oldu. Çalışma dergide yayınlandı Doğa Astronomi.
Galaksilerin merkezlerinde, birkaç yüz bin kattan milyarlarca zaman zaman güneşin kütlesine kadar değişen kitlelerle süper kütleli kara delikler yalan söyler.
Kara delikler genellikle yıldız kütleli kara delikler ve süper kütleli kara delikler olarak sınıflandırılır. Bir yıldızın hayatının sonunda yıldız kütlesi kara delikler oluşurken, süper kütleli kara delikler galaksilerin merkezlerinde bulunur. Süper kütleli kara deliklerin galaksi oluşumunun ilk aşamalarında oluştuğu ve kozmik zaman çizelgeleri üzerinde çevredeki maddeyi biriktirerek büyüdüğü düşünülmektedir.
Aktif olduğunda, bu kara delikler çevredeki maddeyi biriktirirken muazzam miktarda enerji yayar ve onları son derece parlak kuasarlar olarak görünür hale getirir.
Yakındaki evrenin gözlemleri, bir galaksinin kütlesi ve merkezi kara delik kütlesi arasında güçlü bir korelasyon gösterir, bu da galaksilerin ve kara deliklerin kozmik zaman boyunca birlikte büyüdüğünü düşünür-“ortak evrim” olarak bilinen bir süreç. Ancak, bu eş-evrimin ne zaman ve nasıl başladığı belirsiz kalmıştır. Erken aşamalarını anlamak için gökbilimcilerin erken evrendeki uzak gökadaları gözlemlemeleri ve yıldızlarının katkılarını kara delik aktivitesinden ayırmaları gerekir.
Tokyo Üniversitesi’ndeki Kavli Evrenin Fizik ve Matematiği Enstitüsü’nden (Kavli Ipmu, WPI) araştırmacıları içeren uluslararası bir ekip ve Japonya Ulusal Astronomik Gözlemevi, J2236+0032 ve J1512+0032 ve J1512+4422’den sonra, büyük bir şekilde, 12.9 milyardan sonra, 12.9 milyardan sonra kullanın. Spektrograf (NIRSPEC).
Bu kuasarlar, Subaru teleskopunda geniş alan görüntüleme araştırması olan Hiper Suprime-Cam Subaru Stratejik Programı (HSC-SSP) aracılığıyla keşfedildi ve JWST’nin ilk yıl bilim operasyonlarında izlenen hedefler arasındaydı.
Ekip, sadece kuasarlardan gelen parlak ışığı değil, aynı zamanda beklenmedik bir şekilde, ev sahibi galaksilerinin yıldızlarından kaynaklanan nötr hidrojenin emilim çizgilerini başarıyla tespit etti. Bu absorpsiyon çizgilerinin ayrıntılı analizleri, galaksilerin son zamanlarda çok az yeni yıldız oluşturduğunu ortaya koydu, bu da büyük bir yıldız oluşum patlamasının birkaç yüz milyon yıl önce meydana geldiğini, daha sonra galaksinin büyümesinin yavaşladığını veya neredeyse durduğunu gösterdi.
J2236+0032 ve J1512+4422, bilinen en uzak galaksiler arasındadır. Galaksilerin durumlarındaki bu dramatik değişime, merkezi kara deliklerin yaydığı yoğun radyasyondan kaynaklanmış olabilir.
JWST’nin yakın kızılötesi görüntüleme verilerinin birleşik analizleri, J2236+0032 ve J1512+4422’nin konak galaksilerinin, yıldızlarda sırasıyla 60 milyar ve 40 milyar güneş kütlesinin eşdeğerini içeren büyük olduğunu göstermiştir.
Çalışmanın baş yazarı Dr. Masafusa Onoue (WPI/Waseda Üniversitesi, Waseda İleri Çalışma Enstitüsü) Dr. Masafusa Onoue (Big Patlama’dan bir milyar yıldan daha kısa bir süre sonra evrende bu tür olgun gökadalar bulmak tamamen beklenmedikti ”diyor. “Daha da dikkat çekici olan, bu ‘ölmekte olan’ galaksilerin hala aktif süper kütleli kara deliklere ev sahipliği yapması.”
Önceki çalışmalar, süper kütleli kara deliklerin aktivitesinin ev sahibi galaksilerinin büyümesini bastırabileceğini ve aktif yıldız oluşumundan hareketsiz bir aşamaya geçişi yönlendirebileceğini öne sürmüştür. Bu keşif, bu süreci eylemde yakalar ve erken evrendeki galaksilerin ve kara deliklerin karmaşık büyüme geçmişini anlamak için yeni bir ipucu sağlar. Aynı zamanda, Subaru Teleskop’un güçlü anket yeteneğini JWST’nin olağanüstü hassasiyeti ile birleştirerek mümkün olan benzersiz bir Japon başarısıdır.
Bu keşif üzerine inşa edilen araştırma ekibi, JWST verilerinin ayrıntılı analizlerini sürdürüyor ve galaksiler ve kara delikler arasındaki gizemli ilişkiyi daha fazla araştırmak için gelecekteki gözlemleri planlıyor.
