باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي، وجد علماء الفيزياء الفلكية تفسيرًا للسطوع الاستثنائي للمجرة GN-z11 عندما كان عمر كوننا 430 مليون سنة. أبعد وأقدم ثقب أسود نشط فائق الكتلة تم اكتشافه حتى الآن.
تم رصد GN-z11 من قبل فريق البحث باستخدام تلسكوب ويب أول دليل واضح على أن المجرة تستضيف ثقبًا أسود مركزي فائق الكتلة يتراكم بسرعة. اكتشافه يجعله أبعد وأقدم ثقب أسود نشط فائق الكتلة تم اكتشافه حتى الآن كوننا عمره 13.8 مليار سنةوُلدت الحفرة عندما كان عمرها 430 مليون سنة فقط.
“لقد وجدنا غازًا كثيفًا جدًا شائعًا في مكان قريب الثقوب السوداء الهائلة وأوضح الباحث الرئيسي روبرتو مايولينو من مختبر كافنديش بجامعة كامبريدج ومعهد كافلي لعلم الكونيات في بيان: “إنه يتراكم الغاز”. “هذه هي المؤشرات الأولى الواضحة على أن GN-z11 يستضيف ثقبًا أسود يبتلع المادة.”
المجموعة باستخدام الويب كما عثروا على آثار لعناصر كيميائية متأينة عادة ما يتم العثور عليها بالقرب من الثقوب السوداء الهائلة. بالإضافة إلى ذلك، اكتشفوا أن المجرة تقذف رياحًا قوية جدًا. هذه الرياح عالية السرعة مدفوعة بعمليات مرتبطة عادة بالثقوب السوداء الأسرع من الصوت.
“كاميرا الويب NIRCam (كاميرات الأشعة تحت الحمراء القريبة) لقد كشف عن مكونات موسعةوقالت الباحثة هانا أوبلر من مرصد كافنديش ومعهد كافلي: “إنه مصدر مركزي صغير يتتبع المجرة المضيفة ويطابق ألوان القرص التراكمي حول الثقب الأسود”.
في المجموع، يُظهر هذا الدليل أن GN-z11 يستضيف ثقبًا أسود هائلًا تستهلك المادة مليوني كتلة شمسية في مرحلتها الأكثر نشاطًا، لذا فهي مضيئة جدًا.
الفريق الثاني بقيادة مايولينو. تم استخدام NIRSpec الخاص بـ Webb (بالقرب من مطياف الأشعة تحت الحمراء) للعثور على كتلة غازية الهيليوم في الهالة المحيطة بـ GN-z11.
وقال مايولينو: “حقيقة أننا لا نرى سوى الهيليوم تشير إلى أن هذه المجموعة قديمة جدًا”. “انه شيء نظرية ومحاكاة الانتظار بالقرب من المجرات هذه العصور ضخمة بشكل خاص: يجب أن توجد جيوب من الغاز البدائي في الهالة، ويمكن أن تنهار لتشكل مجموعات نجمية من المجموعة III.
بحثا عن نجوم السكان الثالث
العثور على النجوم السكان الثالث، حتى الآن، يعتبر الجيل الأول من النجوم غير المرئي، والذي يتكون بشكل شبه حصري من الهيدروجين والهيليوم، أحد أهم أهداف الفيزياء الفلكية الحديثة. ومن المتوقع أن تكون هذه النجوم ضخمة جدًا، ومشرقة جدًا، وساخنة جدًا. توقيعه هو الهيليوم المتأين وغياب العناصر الكيميائية الأثقل من الهيليوم.
خلق تمثل النجوم والمجرات الأولى نقطة تحول أساسية في التاريخ الكونيلقد تطور الكون من حالة مظلمة وبسيطة نسبيًا إلى البيئة شديدة التنظيم والتعقيد التي نراها اليوم.
ويأمل ويب ومايولينو وأوبلر وفريقهم في تعزيز هذه القضية من خلال التحقيق في GN-z11 بشكل أكثر عمقًا في الملاحظات المستقبلية. نجوم السكان الثالث يمكن أن تتشكل في هالتك.
تم قبول الأبحاث المتعلقة بالغاز الطبيعي في هالة GN-z11 للنشر في علم الفلك والفيزياء الفلكية. ونشرت نتائج دراسة الثقب الأسود GN-z11 في المجلة الطبيعة في 17 يناير 2024. تم الحصول على البيانات كجزء من المسح المتقدم العميق خارج المجرة (JADES)، وهو مشروع مشترك بين فريقي NIRCam وNIRSpec.
