CEERS 1019

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

CEERS 1019 — чёрная дыра, которая находится в галактике, ранее идентифицированной как Egsy8p7 или z910_6811, и, возможно, является самой старой из известных чёрных дыр по состоянию на 2023 год[1]. Галактика и её чёрная дыра возникли примерно через 570 миллионов лет после Большого взрыва, и чёрная дыра в центре CEERS 1019, по-видимому, менее массивна, чем любые другие чёрные дыры, обнаруженные в ранней Вселенной, и составляет 9 миллионов солнечных масс[2]. Это делает её более похожей на источник Стрелец A* в центре Млечного Пути, чья масса достигает 4,6 миллиона масс Солнца.[1][3].

Визуально CEERS 1019 выглядит как три ярких сгустка, а не как единый круглый диск, что может указывать на процесс слияния нескольких галактик[2]. Обозначение чёрной дыры (CEERS) расшифровывается как «Ранний выпуск научного исследования космической эволюции» (англ. Cosmic Evolution Early Release Science Survey). Открытие и изучение чёрной дыры проводится в рамках программы по глубокому и широкому исследованию неба телескопа «Джеймс Уэбб»[4][5].

Чёрная дыра CEERS 1019, обнаруженная космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST) в рамках обзора Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS), представляет собой исключительный объект для изучения ранней Вселенной. Ранее известная как EGSY8p7 и z910_6811, эта сверхмассивная чёрная дыра, расположенная в галактике, первоначально идентифицированной как галактика с линией Лайман-альфа телескопом Хаббл и подтвержденная наблюдениями обсерватории Кека, существовала всего через приблизительно 570 миллионов лет после Большого взрыва[6].

2. Обнаружение и методология исследования[править]

Открытие, опубликованное в The Astrophysical Journal Letters (Larson et al., 2023) и более подробно описанное в препринте 2023 года (arXiv:2307.04234), бросает вызов существующим моделям формирования и роста чёрных дыр в ранней Вселенной. Обзор CEERS, возглавляемый Стивеном Финкельштейном из Техасского университета в Остине, охватывает 100 квадратных угловых минут поля EGS с помощью съёмки и спектроскопии JWST, демонстрируя эффективность внегалактических обзоров с помощью скоординированных параллельных наблюдений[6].

Открытие CEERS 1019 стало возможным благодаря передовым возможностям JWST в ближнем и среднем инфракрасном диапазонах. Исследовательская группа, включающая Ребекку Ларсон (в настоящее время постдокторант в Школе физики и астрономии Рочестерского технологического института, ранее аспирант Техасского университета в Остине), Джейхан Карталтепе (Рочестерский технологический институт) и Дейла Коцевски (Колледж Колби), использовала данные JWST, полученные с помощью NIRSpec (спектроскопия), MIRI и NIRCam (съёмка) и NIRCam/WFSS (бесщелевая спектроскопия).

Подробности о методах обработки данных NIRSpec представлены в работе Arrabal Haro et al. (2023, в подготовке). Обработка данных NIRCam Epoch 1 описана в arXiv:2211.02495. Исследование включало анализ данных по всем фильтрам NIRCam (F115W, F150W, F200W, F277W, F356W, F410M и F444W) с экспозицией около 3000 секунд на фильтр (6000 секунд для некоторых фильтров). В анализ также вошли измерения содержания азота относительно кислорода с использованием ультрафиолетовых линий. Поправка на пыль для галактик CEERS NIRSpec, со средней величиной E(B − V)neb = 0.18, также была учтена (Shapley et al., в подготовке). Данные NIRSpec, подробно описанные в документации JWST (https://jwst-docs.stsci.edu/jwst-near-infrared-spectrograph), предоставляют спектроскопию в ближнем ИК-диапазоне (0.6-5.3 μm) с различным разрешением, что критически важно для анализа CEERS 1019. Дополнительные работы по методологии включают Bagley et al., 2023 и Yang et al., 2023[7].

Характеристики чёрной дыры CEERS 1019 и её галактики[править]

  • Красное смещение: z=8.6782 (arXiv:2307.04234), что соответствует возрасту Вселенной около 570 миллионов лет после Большого взрыва.
  • Масса чёрной дыры: Приблизительно 9 миллионов солнечных масс (106.95±0.37 солнечных масс).
  • Активность чёрной дыры: Активно аккрецирующая чёрная дыра, активность которой превышает эдингтоновский предел в 1.2 ± 0.5 раза. Наблюдается широкая компонента линии Hβ (FWHM ~1200 км с−1), указывающая на наличие широкой линейной области (BLR) в активном галактическом ядре (AGN). Интенсивное излучение N IV и N III, а также слабые линии высокой ионизации (N V, N IV], и C III]) подтверждают наличие AGN (arXiv:2307.04234). Также наблюдается высокое отношение N/O (log(N/O) = −0.18+/-0.11) (arXiv:2307.04234).
  • Характеристики галактики-хозяина: Галактика имеет большую массу (log M/M⊙ ~9.5) и высокую скорость звездообразования (SFR ~ 30 M⊙ yr−1; log sSFR ~ −7.9 yr−1). Газ в галактике имеет низкую металличность (Z/Z⊙ ~ 0.1), высокую плотность (ne ~ 103 cm−3) и высокую степень ионизации (log U ~ −2.1). Фотометрическое распределение энергии в спектре от 1 до 8 мкм показывает континуум, доминируемый излучением звёзд. Морфология галактики показывает три ярких сгустка, что может указывать на возможное слияние[8].

Научное значение открытия[править]

Открытие CEERS 1019 бросает вызов существующим моделям формирования и роста чёрных дыр. Относительно малая масса чёрной дыры для её возраста противоречит текущим теоретическим представлениям. Поэтому чёрные дыры меньшей массы могли быть более распространены в ранней Вселенной, чем считалось ранее. Характеристики CEERS 1019 больше похожи на характеристики Стрельца А*, сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного Пути, чем на другие чёрные дыры ранней Вселенной. Данные указывают на необходимость моделей, включающих либо сверхэдингтоновскую аккрецию из звёздных зародышей, либо эдингтоновскую аккрецию из очень массивных зародышей чёрных дыр, для объяснения её образования[9].

Открытие чёрной дыры CEERS 1019 — значительный прорыв в астрономии, предоставляющий новые данные о самых ранних этапах Вселенной. Дальнейшие исследования с использованием JWST и других инструментов позволят глубже понять роль сверхмассивных чёрных дыр в формировании и эволюции галактик в ранней Вселенной, в частности, их вклад в процесс реионизации водорода. Это открытие подчеркивает важность использования передовых технологий, таких как JWST, для исследования самых отдаленных и древних объектов во Вселенной и проверки существующих теорий[10].

Роль CEERS 1019 в изучении ранней Вселенной[править]

CEERS 1019 играет ключевую роль в изучении ранней Вселенной. Её сравнительно небольшая масса и раннее появление ставят под сомнение стандартные модели формирования сверхмассивных чёрных дыр. Совместное излучение от AGN и звёздообразования предоставляет ценную информацию о взаимодействии между чёрными дырами и галактиками на ранних этапах их эволюции. Открытие подтверждает возможность существования значительного количества сверхмассивных чёрных дыр с относительно небольшой массой в ранней Вселенной, что согласуется с другими исследованиями, указывающими на большее количество сверхмассивных чёрных дыр в ранней Вселенной, чем предполагалось ранее. Открытие стало возможным благодаря уникальным возможностям JWST, который смог получить детальные данные о яркой галактике CEERS 1019, первоначально обнаруженной телескопом Хаббл в 2015 году. CEERS 1019 вносит существенный вклад в понимание эпохи реионизации[11].

Необходимы дальнейшие исследования, включая поиск и изучение других подобных объектов, разработку новых теоретических моделей формирования сверхмассивных чёрных дыр и более детальное изучение свойств галактики CEERS 1019 и её взаимодействия с чёрной дырой. Детальный спектральный анализ, включая изучение скоростей и температур высокоэнергетических выбросов, обеспечит дополнительные сведения. JWST уже обнаружил кандидатов на роль ещё более древних чёрных дыр, что обещает новые открытия в ближайшем будущем[2].

Примечания[править]

  1. ↑ 1,0 1,1 published, Ben Turner James Webb Space Telescope discovers oldest black hole in the universe — a cosmic monster 10 million times heavier than the sun англ.. livescience.com (2023-04-05). Проверено 10 июля 2023.
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 Обнаружена самая далекая сверхмассивная черная дыра. lenta.ru (2023-07-10).
  3. ↑ Starr, Michelle The Earliest Supermassive Black Hole Ever Found Has Just Been Spotted (en-US). ScienceAlert (2023-03-31). Проверено 10 июля 2023.
  4. ↑ Tognetti, Laurence. The record for the farthest galaxy was just broken again, now just 250 million years after the Big Bang англ.. Universe Today (2022-08-02). Архивировано из первоисточника 10 августа 2022. Проверено 4 августа 2022.
  5. ↑ Turner, Ben. Webb space telescope has just imaged another most-distant galaxy, breaking its record after a week англ.. Live Science (2022-08-01). Архивировано из первоисточника 10 августа 2022. Проверено 4 августа 2022.
  6. ↑ 6,0 6,1 CEERS the cosmic evolution early release science survey. ceers.github.io. Проверено 28 октября 2024.
  7. ↑ CEERS Epoch 1 NIRCam: методы обработки изображений и моделирование, позволяющие получить первые научные результаты JWST. ui.adsabs.harvard.edu. Проверено 28 октября 2024.
  8. ↑ Войтюк, Александр «Джеймс Уэбб» нашел рекордно далекую активную галактику. nplus1.ru. Проверено 28 октября 2024.
  9. ↑ Уэбб разглядел самую далёкую активную сверхмассивную чёрную дыру из известных. habr.com (2023-07-07). Проверено 28 октября 2024.
  10. ↑ Они были до Большого взрыва: это переписывает историю Вселенной. РИА новости (2023-04-13). Проверено 28 октября 2024.
  11. ↑ В ранней Вселенной оказалось больше черных дыр, чем предполагали ученые. naked-science.ru (2024-09-19). Проверено 28 октября 2024.
Знание.Вики

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Знание.Вики» («znanierussia.ru») под названием «CEERS 1019», расположенная по следующим адресам:

—«https://baza.znanierussia.ru/mediawiki/index.php/CEERS_1019»
—«https://znanierussia.ru/articles/CEERS_1019»

Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий.

Всем участникам Знание.Вики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».

Источник — http://cyclowiki.org/w/index.php?title=CEERS_1019&oldid=2172568