Teleskop Webba odkrywa tajemnice wczesnej galaktyki GN-z11
Astronomowie korzystając z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba zbadali wyjątkowo jasną galaktykę GN-z11, która powstała, gdy Wszechświat miał zaledwie około 430 milionów lat.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba bada galaktyki, które istniały na początku istnienia Wszechświata. Jedną z nich jest wyjątkowo jasna galaktyka GN-z11, która powstała, gdy kosmos miał zaledwie ułamek swojego obecnego wieku. Początkowo wykryta przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a, jest jedną z najmłodszych i najbardziej odległych galaktyk, jakie kiedykolwiek zaobserwowano. Astronomowie badający strukturę zastanawiali się czemu jest ona niezwykle jasna.
Astronomowie z Uniwersytetu Cambridge, badający GN-z11 za pomocą Teleskopu Webba znaleźli pierwsze wyraźne dowody na to, że galaktyka jest gospodarzem centralnej, supermasywnej czarnej dziury, która szybko gromadzi materię. Jak twierdzą, ich odkrycie wskazuje, że jest to najbardziej odległa aktywna supermasywna czarna dziura, jaką do tej pory zaobserwowano. Badanie zostało opisane w czasopiśmie w Astronomy & Astrophysics.
„Znaleźliśmy niezwykle gęsty gaz, który jest powszechny w pobliżu supermasywnych czarnych dziur akreujących materię. Były to pierwsze wyraźne oznaki, że GN-z11 jest gospodarzem czarnej dziury, która pochłania to co ją otacza” – wyjaśnia główny autor badania, Roberto Maiolino z Laboratorium Cavendisha i Instytutu Kosmologii Kavli na Uniwersytecie Cambridge.
Wykorzystując Teleskop Webba, badacze znaleźli również oznaki zjonizowanych pierwiastków chemicznych zwykle obserwowanych w pobliżu akreujących supermasywnych czarnych dziur. Potwierdzili również to, że galaktyka emituje bardzo silny wiatr. Takie wiatry o dużej prędkości są zwykle napędzane przez procesy związane z energicznie akreującymi supermasywnymi czarnymi dziurami.
„Kamera NIRCam (Near-Infrared Camera) Webba ujawniła rozszerzony komponent, śledzący galaktykę-gospodarza oraz centralne, zwarte źródło, którego kolory są zgodne z kolorami dysku akrecyjnego otaczającego czarną dziurę” – stwierdza Hannah Übler z Laboratorium Cavendisha i Instytutu Kavli na Uniwersytecie Cambridge.
Zdaniem badaczy, dowody te wskazują, że GN-z11 jest gospodarzem supermasywnej czarnej dziury o masie dwóch milionów Słońc, która znajduje się w bardzo aktywnej fazie pochłaniania materii, co sprawia, że jest niezwykle jasna.
Astronomowie wykorzystali również spektrograf Webba NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do znalezienia gazowego skupiska helu w halo otaczającym GN-z11.
„Fakt, że nie widzimy nic poza helem sugeruje, że ta struktura musi być dość dziewicza. Jest to coś, czego oczekiwano w teorii i symulacjach w pobliżu szczególnie masywnych galaktyk z tych epok – że w halo powinny przetrwać kieszenie czystego gazu, które mogą zapaść się i utworzyć gromady gwiazd populacji III” – tłumaczy Maiolino.
Znalezienie dotychczas niewidocznych gwiazd populacji III – pierwszej generacji gwiazd uformowanych prawie w całości z wodoru i helu, jest zdaniem naukowców, jednym z najważniejszych celów współczesnej astrofizyki. Badacze oczekują, że gwiazdy te będą bardzo masywne, bardzo jasne i bardzo gorące. Ich znakiem rozpoznawczym byłaby obecność zjonizowanego helu i brak pierwiastków chemicznych cięższych od niego.
Powstanie pierwszych gwiazd i galaktyk oznacza zdaniem astronomów, fundamentalną zmianę w historii kosmosu, podczas której Wszechświat ewoluował z ciemnego i stosunkowo prostego stanu do wysoce ustrukturyzowanego i złożonego środowiska, które widzimy dzisiaj.
Emil Gołoś
