_ Noi descoperiri de la JWST : Cum au trecut găurile negre de la crearea la stingerea stelelor

Astronomii au căutat de multă vreme să înțeleagă universul timpuriu și, datorită telescopului spațial James Webb (JWST), a apărut o piesă critică a puzzle-ului. „Ochii” de detectare în infraroșu ai telescopului au reperat o serie de puncte mici, roșii, identificate drept unele dintre cele mai timpurii galaxii formate în univers.

Această descoperire surprinzătoare nu este doar o minune vizuală, este un indiciu că ar putea dezvălui secretele modului în care galaxiile și găurile lor negre enigmatice și-au început călătoria cosmică.

„Descoperirea uluitoare de la James Webb este că nu numai că universul are aceste obiecte luminoase foarte compacte și în infraroșu, dar și” Sunt probabil regiuni în care există deja găuri negre uriașe”, explică Mitch Begelman, profesor de astrofizică JILA și Universitatea din Colorado, Boulder. „Se credea că este imposibil.”

Begelman și o echipă de alți astronomi, inclusiv Joe Silk, profesor de astronomie la Universitatea Johns Hopkins, și-au publicat descoperirile în The Astrophysical Journal Letters, sugerând că noi teorii ale creației galactice sunt necesare pentru a explica existența acestor găuri negre uriașe.

„Este nevoie de ceva nou pentru a reconcilia teoria formării galaxiilor cu noile date”, elaborează Silk, autorul principal al potențialului revoluționar. studiu.

Astronomii postulaseră anterior o evoluție oarecum ordonată atunci când se gândeau la modul în care s-au format galaxiile. Teoriile convenționale susțin că galaxiile se formează treptat, adunându-se pe parcursul a miliarde de ani. În această evoluție cosmică lentă, se credea că stelele apar primele, luminând întunericul primordial.

„Ideea a fost că ai trecut de la această generație timpurie de stele la galaxii devenind într-adevăr dominate în principal de stele.” adaugă Begelman. „Apoi, spre sfârșitul acestui proces, începi să construiești aceste găuri negre.”

Găurile negre supermasive, acele entități enigmatice și puternice, se credea că apar după primele stele, crescând liniștit în miezul galactic. . Ei au fost văzuți ca regulatori, ocazional iau în acțiune pentru a tempera formarea de noi stele, menținând astfel un echilibru galactic.

Datorită observațiilor „punctelor roșii” de către JWST, cercetătorii au descoperit că primele galaxii din univers au fost mai luminoase decât se așteptau, deoarece multe au arătat stele coexistând cu găurile negre centrale cunoscute sub numele de quasari.

„Quasarii sunt cele mai luminoase obiecte din univers”, explică Silk. „Sunt produsele acumularii de gaz pe găurile negre masive din nucleele galaxiilor care generează luminozități imense, eclipsând galaxiile lor gazdă. Sunt ca niște monștri în cuibul cucului.”

Văzând coexistența stelelor cu găurile negre. , cercetătorii și-au dat seama rapid că teoriile convenționale ale formării galaxiilor trebuie să fie greșite. „[Aceste noi date] arată ca [procesul este] inversat, că aceste găuri negre s-au format împreună cu primele stele, iar apoi au urmat restul galaxiei”, spune Begelman. „Spunem că creșterea găurii negre, la început, promovează stelele. Și abia mai târziu, când condițiile se schimbă, trece într-un mod de a opri stelele.”

De aici. au propus un nou proces, cercetătorii au descoperit că relația dintre formarea stelelor și formarea găurilor negre părea mai strânsă decât se aștepta, deoarece fiecare a amplificat inițial creșterea celuilalt printr-un proces cunoscut sub numele de feedback pozitiv.

„Formarea stelelor accelerează. formarea masivă a găurii negre și invers, într-un joc indisolubil de violență, naștere și moarte, care este noul far al formării galaxiilor”, spune Silk.

Apoi, după aproape un miliard de ani, giganții care se hrănesc au devenit supresivi, epuizând rezervoarele de gaz din galaxiile lor și stingând formarea stelelor. Acest „feedback negativ” s-a datorat ieșirilor care economisesc energie – vânturi puternice care alungau gazele din galaxii, înfometându-le cu materialul necesar pentru a crea noi stele.

Înarmați cu descoperirea găurilor negre”. hrănind comportamentul, cercetătorii au propus o nouă cronologie pentru trecerea de la feedback pozitiv la negativ în formarea timpurie a galaxiilor. Privind diferitele spectre de lumină și semnături chimice emise de aceste „puncte roșii”, cercetătorii au sugerat că această schimbare a avut loc cu aproximativ 13 miliarde de ani în urmă, la un miliard de ani după Big Bang, o perioadă pe care astronomii o clasifică drept „z ≈6. „

Identificarea acestei epoci de tranziție îi ajută pe astronomi să vizeze perioade specifice din istoria universului pentru observare. Poate ghida viitoarele strategii de observație folosind telescoape precum JWST și altele pentru a studia universul timpuriu mai eficient. În plus, înțelegând când a avut loc această schimbare, astronomii pot contextualiza mai bine caracteristicile galaxiilor moderne, inclusiv dimensiunea, forma, compoziția stelelor și nivelul de activitate.

Pentru a valida această nouă teorie a formării galactice colaborative între stele. și găurile negre și oferă mai multe informații despre procesele implicate, sunt necesare simulări pe computer.

„Acest lucru va dura ceva timp”, spune Begelman. „Simulările actuale pe computer sunt destul de primitive și aveți nevoie de o rezoluție înaltă pentru a înțelege totul. Este nevoie de multă putere de calcul și este costisitoare.”

Până atunci, există și alți pași pe care comunitatea de astronomie îi poate face revizuiește și validează această nouă teorie.

„Următorii pași vor veni din observații îmbunătățite”, adaugă Silk. „Toată puterea JWST de a studia spectrele celor mai îndepărtate galaxii va fi dezlănțuită în următorii ani.”

Atât Begelman, cât și Silk sunt optimiști cu privire la adoptarea de către restul domeniului lor a ideii propuse.

p>

„Din câte știu eu, suntem primii care mergem în această direcție extremă”, adaugă Begelman. „De-a lungul anilor am împins limitele cu colaboratorii mei care lucrau la această problemă de formare a găurilor negre. Dar JWST ne arată că nu am gândit suficient în afara casetei.”

(Fluierul)