Ранній Всесвіт повинен бути переповнений активними галактиками, але JWST їх не знаходить

Протягом десятиліть найвіддаленішими об’єктами, які ми могли бачити, були квазари. Тепер ми знаємо, що це потужні активні чорні діри. Активні галактичні ядра настільки віддалені, що нагадують зіркоподібні точки світла. Це говорить нам про те, що надмасивні чорні діри в ранньому Всесвіті можуть бути потужними монстрами, які рухають еволюцію своїх галактик. Ми думали, що більшість ранніх надмасивних чорних дір проходили таку активну фазу, але нове дослідження показує, що більшість надмасивних чорних дір цього не відбувається.

Більшість галактик містить надмасивну чорну діру. Вони містять мільйони або мільярди сонячних мас. Вони можуть запускати величезні струмені іонізованого газу, що витікають із галактики майже зі швидкістю світла, розривати зірки на частини, щоб засіяти галактику газом і пилом, і навіть позбавляти галактики пилу, щоб відвіяти утворення зірок. Вони також можуть залишатися тихими протягом мільярдів років, ховаючись у центральній опуклості галактики, як і центральна чорна діра в Чумацькому Шляху. Але величезна маса цих чорних дір свідчить про те, що вони, мабуть, швидко зросли в молодості, що свідчить про період екстремальної активності, подібної до далеких квазарів.

Це нове дослідження розглядає період космічної історії, відомий як космічний полудень. Це час, коли Всесвіту було приблизно 3–6 мільярдів років, і це вік, коли утворення зірок у Всесвіті було на піку. Це також приблизно той час, коли ми очікуємо, що надмасивні чорні діри будуть активними, оскільки їх збивання газу та пилу може спровокувати утворення зірок. Використовуючи космічний телескоп Джеймса Вебба, команда зібрала дані з ділянки неба, відомого як Розширена смуга Грота (ESG).

ESG — це невелика безплідна ділянка неба між сузір’ями Великої Ведмедиці та Волопаса. Її детально спостерігав космічний телескоп Хаббл у 2004 та 2005 роках, який виявив понад 50 000 галактик. У 2011 році космічний телескоп Spitzer спостерігав за цим регіоном в інфрачервоному діапазоні хвиль у рамках Всехвильового розширеного дослідження Groth Strip International Survey (AEGIS). Спітцер побачив сяйво багатьох активних чорних дір, але не так багато, як очікувалося. Це не було надто несподіваним, оскільки цілком можливо, що Спітцер був недостатньо чутливим, щоб побачити менші AGN або ті, які глибоко оповиті пилом.

Це нове опитування, проведене JWST, очікувало більше, але це не так. Програма Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) виявила приблизно ту ж кількість активних чорних дір, що й раніше. І з вищою роздільною здатністю та чутливістю JWST ми можемо просто нехтувати висновками.

Ця команда виявила, що активні чорні діри рідко зустрічаються в космічний полудень, тобто більшість галактичних чорних дір ростуть повільніше. Команда також виявила, що в менших галактиках не було величезної кількості пилу. Багато галактик, які спостерігали, нагадували Чумацький Шлях. Спіральні галактики з обмеженою кількістю пилу та чорною дірою в центрі. Це свідчить про те, що в нашій галактиці ніколи не було періоду AGN. Слід зазначити, що цей початковий результат стосується лише приблизно 400 галактик. Наступного року команда планує завершити більш масштабне дослідження 5000 галактик. Джерело