Przegląd dość rozległego obszaru przestrzeni kosmicznej przeprowadzony za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) wyraźnie wskazuje, że aktywnych jąder galaktycznych, czyli supermasywnych czarnych dziur, które aktywnie pochłaniają materię ze swojego otoczenia, we wczesnym wszechświecie było znacznie mniej, niż dotychczas uważano.
Odkrycie, którego dokonano za pomocą kamery MIRI zainstalowanej na pokładzie JWST wskazują, że wszechświat jest nieco stabilniejszy, niż uważano.
W najnowszym artykule naukowym udostępnionym na portalu z preprintami naukowymi arXiv opisano wyniki badań przeprowadzonych w ramach programu Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS). Artykuł wkrótce zostanie opublikowany na łamach periodyku The Astrophysical Journal.
Naukowcy pracujący pod kierownictwem Allison Kirkpatrick z ALK skupili się na badaniu strefy kosmosu zwanej Rozszerzonym Pasem Grotha, położonej pomiędzy gwiazdozbiorami Wielkiej Niedźwiedzicy i Wolarza. Wcześniej to samo miejsce badano za pomocą teleskopów kosmicznych wcześniejszych generacji.
„Nasze obserwacje przeprowadzono w czerwcu i grudniu ubiegłego roku, a naszym celem było scharakteryzowanie wyglądu galaktyk w okresie największego rozkwitu formowania się gwiazd we wszechświecie. To spojrzenie w przeszłość od 7 do 10 miliardów lat. Wykorzystaliśmy instrument obserwujący przestrzeń kosmiczną w zakresie średniej podczerwieni, aby przyjrzeć się pyłowi w galaktykach, które istniały 10 miliardów lat temu. Pył ten może skrywać procesy powstawania gwiazd i może kryć rosnące i powiększające się supermasywne czarne dziury. Dlatego przeprowadziliśmy pierwszy przegląd, w którym szukaliśmy ukrytych, supermasywnych czarnych dziur w centrach tych galaktyk”
– mówi Kirkpatrick.
Podczas gdy w środku każdej masywnej galaktyki znajduje się supermasywna czarna dziura, AGN są bardziej spektakularne, bowiem aktywnie pochłaniają gaz ze swojego otoczenia, przez co ich otoczenie intensywnie świeci.
Kirkpatrick i wielu innych astrofizyków przewidywało, że badania prowadzone przez JWST w wyższej rozdzielczości pozwoli zlokalizować znacznie więcej AGNów niż poprzednie badania prowadzone za pomocą Kosmicznego Teleskopu Spitzera. Jednakże, nawet przy zwiększeniu mocy i czułości MIRI, w nowym badaniu odkryto niewiele dodatkowych AGNów.
Wyniki wyglądały zupełnie inaczej, niż się badacze spodziewali. Okazało się bowiem, że nie ma tam tak wiele szybko rosnących supermasywnych czarnych dziur, jak się spodziewano. Wychodzi zatem na to, że rosną one w wolniejszym tempie. Wcześniej poszukiwano ich za pomocą Spitzera, a więc możliwe było odkrycie jedynie najjaśniejszych i najmasywniejszych galaktyk. Założenie było jednak takie, że za pomocą JWST będzie można dostrzec ich znacznie więcej.
Kirkpatrick powiedział, że ważnym zagadnieniem w astronomii jest próba zrozumienia, w jaki sposób typowe supermasywne czarne dziury, takie jak te występujące w galaktykach takich jak Droga Mleczna, rosną i wpływają na swoje galaktyki macierzyste. Teraz wydaje się, że nie rosną one przesadnie szybko i być może nie wpływają na galaktyki aż tak bardzo.
Kolejnym zaskoczeniem jest odkrycie zaskakująco małej ilości pyłu w galaktykach porównywalnych rozmiarami do Drogi Mlecznej. Dotychczas uważano, że masywne galaktyki charakteryzują się dużą ilością pyłu ze względu na szybkie tempo powstawania gwiazd. Zakładano, że galaktyki o mniejszej masie również zawierają znaczne ilości pyłu. Okazuje się jednak, że jest go tam zdecydowanie mniej.
Zdaniem Kirkpatricka wyniki badań wymuszą na naukowcach zmianę rozumienia procesu powstawania galaktyk, w tym także Drogi Mlecznej.
Nasza czarna dziura wydaje się być spokojna i nie wykazuje dużej aktywności. Jednym z istotnych pytań dotyczących Drogi Mlecznej jest to, czy była ona kiedykolwiek aktywna lub przechodziła przez fazę AGN. Jeśli w większości galaktyk, takich jak nasza, brakuje wykrywalnego AGN, może to oznaczać, że nasza czarna dziura nigdy w przeszłości nie była bardziej aktywna niż obecnie.
Zespół Kirkpatrick otrzymał ostatnio dużo nowego czasu na JWST, aby przeprowadzić za pomocą MIRI szersze badanie tego samego obszaru przestrzeni kosmicznej. Dotychczasowa praca zespołu dotyczyła około 400 galaktyk. Jej nadchodzące badanie (MEGA: MIRI EGS Galaxy i badanie AGN) obejmie około 5000 galaktyk. Prace zaplanowano na styczeń 2024 roku.