詹姆斯·韋伯太空望遠鏡調(diào)查顯示超大質(zhì)量黑洞比預(yù)想的要少

2025-12-10 01:48:40 分類：綜合 閱讀(5573)

活動星系核插圖。鳴謝:uux.cn/歐空局/美國航天局/AVO/保羅·帕多瓦尼
（神秘的斯韋少地球uux.cn）據(jù)堪薩斯大學(xué)（布蘭登·m·林奇）：堪薩斯大學(xué)使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡對宇宙進行了一次調(diào)查，發(fā)現(xiàn)活動星系核(AGN)——體積迅速增大的伯太比預(yù)超大質(zhì)量黑洞——比許多天文學(xué)家此前假設(shè)的要罕見。
這些發(fā)現(xiàn)是空望由JWST的中紅外儀器(MIRI)得出的，表明我們的遠鏡宇宙可能比想象的要穩(wěn)定一些。這項工作也讓人們對昏暗星系的調(diào)查觀測、它們的顯示想特性以及識別AGN的挑戰(zhàn)有了更深入的了解。
在《天體物理學(xué)雜志》正式發(fā)表同行評議之前，黑洞arXiv上發(fā)表了一篇新論文，詹姆質(zhì)量詳細介紹了在宇宙演化早期釋放科學(xué)(CEERS)計劃贊助下進行的斯韋少JWST研究。
這項工作由KU大學(xué)物理學(xué)和天文學(xué)助理教授Allison Kirkpatrick領(lǐng)導(dǎo)，伯太比預(yù)重點關(guān)注宇宙中一個被稱為擴展Groth Strip的空望長期研究區(qū)域，位于大熊座和botes星座之間。遠鏡但是調(diào)查以前對該地區(qū)的研究依賴于功能較弱的新一代太空望遠鏡。
柯克帕特里克說:“我們的顯示想觀測是在去年6月和12月進行的，我們的目標(biāo)是描述宇宙中恒星形成全盛時期星系的樣子。”。“這是對過去70到100億年時間的回顧。我們使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡上的中紅外儀器來觀察過去存在100億年的星系中的塵埃，這些塵埃可以隱藏正在形成的恒星，也可以隱藏正在生長的超大質(zhì)量黑洞。因此，我進行了第一次調(diào)查，以尋找這些星系中心潛伏的超大質(zhì)量黑洞。”
雖然每個星系的中心都有一個超大質(zhì)量黑洞，但AGN星系是更壯觀的劇變，它積極地吸入氣體，并顯示出典型黑洞所沒有的亮度。
Kirkpatrick和許多天體物理學(xué)家同事預(yù)計，與之前用斯皮策太空望遠鏡進行的調(diào)查相比，分辨率更高的JWST調(diào)查將定位更多的AGN。然而，即使MIRI的力量和靈敏度有所提高，在新的調(diào)查中也沒有發(fā)現(xiàn)額外的AGN。

MIRI指向1(右圖)旁邊的Spizter/IRAC(中)和MIPS(左)對同一地區(qū)的觀察。鳴謝:uux.cn/Kirkpatrick等人，arXiv (2023)。DOI: 10.48550/arxiv.2308.09750
柯克帕特里克說:“結(jié)果看起來與我預(yù)期的完全不同，這是我第一次感到驚訝。”。“一個重要的發(fā)現(xiàn)是快速增長的超大質(zhì)量黑洞的稀缺。這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)了關(guān)于這些物體下落的疑問。事實證明，這些黑洞的增長速度可能比之前認(rèn)為的要慢，這很有趣，考慮到我檢查的星系與我們過去的銀河系很相似。使用斯皮策的早期觀測只允許我們研究最亮、最大質(zhì)量的星系，這些星系具有快速增長的超大質(zhì)量黑洞，使它們很容易被探測到。”
柯克帕特里克說，天文學(xué)中一個重要的秘密在于理解典型的超大質(zhì)量黑洞，如在銀河系等星系中發(fā)現(xiàn)的黑洞，是如何增長和影響它們的宿主星系的。
“這項研究的發(fā)現(xiàn)表明，這些黑洞沒有快速增長，吸收了有限的物質(zhì)，也許沒有顯著影響它們的宿主星系，”她說。“這一發(fā)現(xiàn)開啟了黑洞增長的全新視角，因為我們目前的理解很大程度上是基于最大星系中最大質(zhì)量的黑洞，這些黑洞對它們的宿主有著重大影響，但這些星系中較小的黑洞可能不會。”
KU天文學(xué)家說，另一個令人驚訝的結(jié)果是這些星系中缺乏塵埃。
“通過使用JWST，我們可以識別比以前小得多的星系，包括銀河系大小或甚至更小的星系，這在這些紅移(宇宙距離)下是不可能的，”柯克帕特里克說。“通常，最大質(zhì)量的星系由于其快速的恒星形成速率而擁有豐富的塵埃。我曾假設(shè)質(zhì)量較低的星系也會包含大量的塵埃，但它們沒有，這出乎我的意料，提供了另一個有趣的發(fā)現(xiàn)。”
根據(jù)Kirkpatrick的說法，這項工作改變了對星系如何成長的理解，特別是關(guān)于銀河系。
“我們的黑洞似乎很平靜，沒有顯示出太多的活動，”她說。“關(guān)于銀河系的一個重要問題是，它是否曾經(jīng)活躍過，或者經(jīng)歷過一個AGN階段。如果像我們這樣的大多數(shù)星系缺乏可探測的AGN，這可能意味著我們的黑洞在過去從未如此活躍過。最終，這些知識將有助于限制和測量黑洞質(zhì)量，揭示黑洞增長的起源，這仍然是一個沒有答案的問題。”
Kirkpatrick最近在JWST贏得了重要的新時間，與MIRI一起對延伸的Groth帶狀油田進行了更大的調(diào)查。她目前的論文包括了大約400個星系。她即將進行的調(diào)查(MEGA: MIRI EGS星系和AGN調(diào)查)將包括大約5000個星系。這項工作計劃于2024年1月完成。