Телескоп Webb представил свежие сведения о черных дырах и механизмах формирования звезд

Новости МирТесен

Новое исследование, представленное астрономами, предоставляет наиболее исчерпывающую информацию о формировании и развитии галактик в переломный момент истории Вселенной. Полученные данные, сделанные благодаря космическому телескопу NASA James Webb, являются частью проекта MEGA (MIRI EGS Galaxy and AGN), который демонстрирует возможности его инфракрасного инструмента MIRI.

Благодаря способности проникать сквозь космическую пыль, которая до этого момента скрывала от обсерваторий значимые астрономические объекты, новые данные освещают процессы звездообразования и увеличения в размерах черных дыр в эпоху «Космического полдня» — период между 10 и 12 миллиардами лет назад, когда галактики интенсивно увеличивали свою звездную массу.

Высокодетализированные снимки, охватывающие участок Extended Groth Strip площадью 70 угловых минут, позволили исследователям изучать более слабые галактики, чем это было возможно ранее. Новые данные детализируют их характеристики и расширяют понимание того, как они формировались и развивались в тандеме со сверхмассивными черными дырами.

Новый взгляд на запыленную Вселенную

Инструменты предыдущих телескопов, например Spitzer и WISE, не имели необходимой разрешающей способности для детального изучения галактик с большими красными смещениями, которые скрыты космической пылью. Однако, благодаря инструменту MIRI на телескопе Webb, стало возможным преодолеть это препятствие, предоставляя изображения с невиданной ранее четкостью. Это открывает возможность исследовать галактики с красным смещением до z~3, что соответствует очень большим расстояниям.

Согласно выводам авторов исследования, в эпоху «Космического полдня» изучение звездообразования ранее основывалось на анализе данных в ультрафиолетовом и оптическом диапазонах без учета влияния пыли. Теперь же прибор MIRI предоставляет возможность оценивать скрытые темпы звездообразования по излучению полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), которые служат надежными индикаторами регионов активного звездообразования.

Звездное рождение в «Космический полдень»

Именно в эпоху «Космического полдня» сформировалось приблизительно половина всей звездной массы, существующей во Вселенной. Понимание того, каким образом пыль затрудняет наблюдение за процессами звездообразования, является ключевым фактором для создания полной картины эволюции галактик.

Высокая чувствительность прибора MIRI также дает возможность исследовать области, насыщенные пылью, в окрестностях активных галактических ядер (AGN) – зон, окружающих сверхмассивные черные дыры, расположенные в центрах галактик. В рамках проекта MEGA было объединено 67 часов наблюдений телескопа Webb с использованием четырех фильтров (F770W, F1000W, F1500W и F2100W), а также применены сложные алгоритмы обработки данных для минимизации помех. Это дало возможность обнаружить даже самые слабые галактики, которые ранее были недоступны для наблюдений.

Рост галактик и аккреция черных дыр

Аппаратная часть MEGA предоставляет исследователям уникальную возможность параллельного мониторинга скорости звездообразования и аккреции материи в черные дыры, что происходит в пределах одной галактики. Это создает новые возможности для анализа их взаимосвязанной эволюции. Начальные результаты демонстрируют, что наблюдения с помощью MIRI значительно корректируют предыдущие оценки, предоставляя более детальное представление о галактиках эпохи «Космического полдня».

Анализ также показал, что галактики демонстрируют иные морфологические характеристики в среднем инфракрасном диапазоне по сравнению с ближним ИК-излучением. Это включает в себя признаки более интенсивных слияний, чем те, что были зафиксированы данными Hubble или первыми наблюдениями Webb, выполненными с помощью инструмента NIRCam.

Поиск скрытых черных дыр

Использование среднего инфракрасного диапазона позволяет MEGA эффективно обнаруживать маломощные AGN и те, которые скрыты за плотными облаками пыли. Предварительные данные указывают на то, что приблизительно 10% галактик в эпоху «Космического полдня» могут содержать активные черные дыры, что потенциально может пересмотреть существующие модели их роста и взаимосвязь с ранними галактическими структурами.

Также MEGA предоставляет возможность изучения загадочных объектов, известных как «маленькие красные точки», которые представляют собой компактные галактики с горячей пылью и, вероятно, связаны с активностью черных дыр.

Проведенное исследование подтверждает, что инфракрасная астрономия с телескопом Webb существенно преображает наше представление о ключевых этапах развития Вселенной. Полный свод данных и изображения готовы к дальнейшему анализу.

На сервере предварительных публикаций появилась новая научная статья, озаглавленная «MEGA Mass Assembly with JWST: The MIRI EGS Galaxy and AGN Survey». .