หลุมดำมวลมหาศาลในกาแลคซี 'Little Red Dot' มีขนาดใหญ่กว่าที่ควรจะเป็น 1,000 เท่าและนักดาราศาสตร์ไม่รู้ว่าทำไม

ใช้(JWST) นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบหลุมดำที่มีขนาดใหญ่มากเกินไปในช่วงต้นจักรวาล หลุมดำดูเหมือนจะใหญ่เกินไปเมื่อเทียบกับมวลของดวงดาวในกาแลคซีที่เป็นเจ้าภาพ

ในจักรวาลสมัยใหม่สำหรับกาแลคซีใกล้กับของเราเอง-มีแนวโน้มที่จะมีมวลเท่ากับประมาณ 0.01% ของมวลดาวฤกษ์ของกาแลคซีโฮสต์ของพวกเขา ดังนั้นสำหรับทุก ๆ 10,000 มวลโซลาร์เซลล์ที่เกิดจากดาวในกาแลคซีมีมวลแสงอาทิตย์ประมาณหนึ่งแห่งของหลุมดำมวลกลาง

ในการศึกษาใหม่นักวิจัยคำนวณทางสถิติว่าหลุมดำมวลมหาศาลในกาแลคซีต้นบางแห่งที่เห็นโดยมีมวล 10% ของมวลดาวฤกษ์ของกาแลคซี นั่นหมายความว่าสำหรับทุก 10,000 มวลแสงอาทิตย์ในดาวฤกษ์ในกาแลคซีแต่ละแห่งมีมวลแสงอาทิตย์ 1,000 ก้อนของหลุมดำมวลมหาศาล

"มวลของหลุมดำมวลเหล่านี้สูงมากเมื่อเทียบกับมวลดาวฤกษ์ของกาแลคซีที่เป็นเจ้าภาพ" ผู้นำทีม Jorryt Matthee นักวิทยาศาสตร์ของสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีออสเตรีย (ISTA) บอกกับ Space.com "ตามมูลค่าของการวัดของเราบ่งบอกว่ามวลหลุมดำมวลมหาศาลคือ 10% ของมวลดาวฤกษ์ในกาแลคซีที่เราศึกษา"

"ในสถานการณ์ที่รุนแรงที่สุดนี่จะบ่งบอกว่าหลุมดำนั้นหนักเกินไป 1,000 เท่า"

การค้นพบนี้สามารถนำนักดาราศาสตร์เข้ามาใกล้เพื่อแก้ปัญหาความลึกลับของหลุมดำที่ยิ่งใหญ่ที่มีมวลชนหลายล้านหรือหลายพันล้านครั้งที่ดวงอาทิตย์เติบโตขึ้นอย่างรวดเร็วในจักรวาลยุคแรก

“ แทนที่จะพูดว่าการค้นพบนี้เป็น 'ปัญหา' ฉันจะบอกว่ามันเป็น 'สัญญา' เนื่องจากความคลาดเคลื่อนขนาดใหญ่แสดงให้เห็นว่าเรากำลังจะเรียนรู้สิ่งใหม่ ๆ "แมทธิลีกล่าวเสริม

รับการค้นพบที่น่าสนใจที่สุดในโลกที่ส่งตรงไปยังกล่องจดหมายของคุณ

ที่เกี่ยวข้อง:

เรื่องราวเริ่มต้นด้วยจุดสีแดงเล็ก ๆ น้อย ๆ

ตั้งแต่ JWST เริ่มยิ้มแย้มแจ่มใสกลับสู่โลกในช่วงฤดูร้อนปี 2565 กล้องโทรทรรศน์ 10 พันล้านดอลลาร์ได้ช่วยนักดาราศาสตร์ปรับแต่งความเข้าใจเกี่ยวกับจักรวาลยุคแรก

สิ่งนี้รวมถึงการค้นพบหลุมดำมวลมหาศาลที่มีมวลพลังงานแสงอาทิตย์หลายล้านคนเมื่อจักรวาลมีอายุน้อยกว่าหนึ่งพันล้านปี นี่เป็นปัญหาเนื่องจากนักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าโซ่การควบรวมกิจการของหลุมดำขนาดใหญ่ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและการให้อาหารที่ไม่รู้จักพอในเรื่องรอบ ๆ ที่นำไปสู่หลุมดำไปสู่ขนาดมหัศจรรย์นั้นคิดว่าใช้เวลานานกว่าพันล้านปี

“ ในปี 2023 และ 2024 เราและกลุ่มอื่น ๆ ค้นพบประชากรที่ซ่อนอยู่ก่อนหน้านี้ของ AGNs ในจักรวาลยุคแรกในชุดข้อมูลแรกจาก JWST” แมทธิตีกล่าว "แสงที่เราเห็นจากวัตถุเหล่านี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งแสงสีแดงนั้นมาจากดิสก์การสะสมรอบ ๆ หลุมดำมวลมหาศาล

"วัตถุเหล่านี้กลายเป็นที่รู้จักในนาม 'จุดสีแดงเล็ก ๆ ' เพราะนั่นเป็นวิธีที่พวกเขาปรากฏในภาพ JWST"

ปัจจุบันประชากรกาแล็คซี่ยุคแรก ๆ นี้น่าตื่นเต้นมากแม้ว่าจะเข้าใจได้ไม่ดี ยกตัวอย่างเช่นในจักรวาลยุคแรก ๆ จุดสีแดงเล็ก ๆ น้อย ๆ ดูเหมือนจะมีจำนวนมากขึ้นเมื่อเทียบกับประชากรที่รู้จักกันก่อนหน้านี้ของ AGNs ที่เห็นจากโลกว่าเป็นหลุมดำที่มีพลังพิเศษquasars-

ที่เกี่ยวข้อง:

“ จุดสีแดงเล็ก ๆ น้อย ๆ ยังแสดงคุณสมบัติที่น่าทึ่งมากเช่นความเป็นลมในการปล่อยรังสีเอกซ์ซึ่งค่อนข้างผิดปกติสำหรับ AGNS และการปล่อยอินฟราเรดก็ผิดปกติเช่นกัน” แมทธีกล่าว "เนื่องจากภาวะแทรกซ้อนเหล่านี้เรากำลังดิ้นรนเพื่อตีความแสงที่เราสังเกตจากจุดสีแดงเล็ก ๆ ซึ่งหมายความว่าเป็นการยากที่จะศึกษาคุณสมบัติของพวกเขา"

นี่คือที่มาของงานใหม่ของ Matthee และเพื่อนร่วมงานเข้ามาโดยใช้ชุดข้อมูลจากการสำรวจ JWST Year 2 (รอบ 2)“ การสำรวจสิ่งเล็ก ๆ น้อย ๆ (Alt)” ทีมงานสร้างแผนที่ 3D ที่แม่นยำของกาแลคซีทั้งหมดในภูมิภาคที่เฉพาะเจาะจง บนท้องฟ้า

“ ภายในภูมิภาคนั้นเราได้ระบุจุดสีแดงเล็ก ๆ เจ็ดจุดคล้ายกับการศึกษาก่อนหน้านี้ แต่ตอนนี้เราสามารถเปรียบเทียบตำแหน่งของจุดสีแดงเล็ก ๆ เหล่านี้ในแผนที่ Galaxy 3 มิติ” Matthee กล่าว

จุดสีแดงเล็ก ๆ ของทีมตั้งอยู่ไกลจนแสงของพวกเขาเดินทางไปหาเราประมาณ 12.5 พันล้านปี พวกเขาจะรวมกันในสิ่งที่เรียกว่า Cosmic Web of Galaxies โดยการวางตำแหน่งของพวกเขามีความสำคัญยิ่ง

กาแลคซีดอทสีแดงเล็ก ๆ นั้นมีชีวิตชีวาบนเว็บจักรวาล

ตำแหน่งของกาแลคซีในเว็บจักรวาลขึ้นอยู่กับประเภทของกาแลคซี กาแลคซีขนาดใหญ่ที่พัฒนาขึ้นในภูมิภาคที่มีความหนาแน่นสูงเช่นโหนดที่เส้นของเว็บเชื่อมต่อกาแลคซีที่อายุน้อยกว่าและมีมวลต่ำมักจะพบได้ในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าของเว็บจักรวาลตามความยาวของแต่ละเส้นห่างจากโหนด

“ เราพบว่าจุดสีแดงเล็ก ๆ อยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีลักษณะคล้ายกับกาแลคซีเล็ก ๆ น้อย ๆ ” แมทธิตีกล่าว "นี่ก็หมายความว่ากาแลคซีสีแดงเล็ก ๆ ก็เป็นกาแลคซีเล็กมวลต่ำ"

ความจริงที่ว่ากาแลคซีสีแดงเล็ก ๆ เหล่านี้มี AGNs ได้ให้หลักฐานว่าหลุมดำต้นกำลังเติบโตอย่างแข็งขันในกาแลคซีที่มีมวลดาวฤกษ์ต่ำถึง 100 ล้านเท่าของดวงอาทิตย์

คำอธิบายที่เป็นไปได้อย่างหนึ่งสำหรับเรื่องนี้คือหลุมดำที่มีขนาดใหญ่มากในจักรวาลยุคแรกสามารถสร้างและเติบโตได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าในจักรวาลในปัจจุบัน อาจเป็นเพราะมากขึ้นการบริโภคก๊าซโดยรอบอย่างรวดเร็ว และสสาร

“ ในความคิดของฉันคำอธิบายที่เป็นไปได้มากที่สุดคือการเติบโตอย่างรวดเร็วของหลุมดำมวลมหาศาลที่ได้รับการเลี้ยงดูจากกาแลคซีที่มีความหนาแน่นสูงของกาแลคซีในจักรวาลยุคแรก” แมทธิตีกล่าว "ความหนาแน่นเหล่านี้พร้อมกันนำไปสู่ความหนาแน่นของดาวฤกษ์สูงซึ่งส่งเสริมการก่อตัวของหลุมดำที่มีขนาดมหึมาผ่านการชนที่หลบหนีจากการชนกันของหลุมดำที่เหลืออยู่"

หากเป็นจริงการก่อตัวของดวงดาวและหลุมดำมวล supermassive ในกาแลคซีนั้นเชื่อมโยงกันอย่างแท้จริงกับกระบวนการเหล่านี้ขึ้นอยู่กับกันและกัน แม้ว่าหลุมดำมวลมหาศาลจะเติบโตได้เร็วขึ้นในกาแลคซีต้น แต่การก่อตัวของดาวก็ขึ้นไปซึ่งนำไปสู่อัตราส่วนมวล 1: 100 ที่เห็นในวันนี้

สิ่งนี้ยังไม่ได้ยืนยันทฤษฎีการเติบโตอย่างรวดเร็วเหนือคำอธิบายการเติบโตของหลุมดำที่มีความสามารถพิเศษเช่นความคิดที่ว่า Cosmic Titans เหล่านี้เติบโตจากเมล็ดหลุมดำขนาดใหญ่ที่เกิดจากการล่มสลายโดยตรงของเมฆและฝุ่นละอองขนาดใหญ่

อย่างไรก็ตามแมทธิตีเสริมว่าตอนนี้จะเป็นเรื่องยากสำหรับนักทฤษฎีที่จะได้รับมวลกาแลคซีโฮสต์ต่ำเมื่อพิจารณาทฤษฎีการแข่งขัน

Matthee อธิบายว่าขั้นตอนต่อไปสำหรับทั้งทีมและสำหรับชุมชนดาราศาสตร์ที่กว้างขึ้นคือการกำจัดความเป็นไปได้ที่อัตราส่วนมวลมวล/หลุมดำของดาวฤกษ์ที่พวกเขาพบนั้นไม่ได้เป็นผลมาจากการวัดที่ไม่ถูกต้องหรืออคติการเลือกที่อาจเป็นที่ชื่นชอบมากที่สุด และทำให้หลุมดำขนาดใหญ่มหาศาล

สิ่งนี้น่าจะเกี่ยวข้องกับการค้นพบกาแลคซีสีแดงเล็ก ๆ น้อย ๆ ซึ่งเป็นการตามล่าว่า JWST จะเป็นหัวใจของหัวใจของ

“ JWST มีความสำคัญด้วยเหตุผลหลักสองประการ: หากปราศจากมันเราจะไม่ค้นพบประชากรของ Agns จาง ๆ ” Matthee กล่าวสรุป "นอกจากนี้หากไม่มี JWST เราจะไม่สามารถสร้างแผนที่ 3 มิติที่แม่นยำของการแจกแจงกาแลคซีที่เราใช้ในการอนุมานคุณสมบัติของกาแลคซีที่โฮสต์ Agns จาง ๆ

"มันเป็นงานวิจัยที่น่าตื่นเต้นมากในขณะนี้!"

การวิจัยของทีมยังไม่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารที่ผ่านการตรวจสอบโดยเพื่อน มีการโพสต์บนเว็บไซต์ที่เก็บกระดาษarxiv.

โพสต์ครั้งแรกเมื่อSpace.com-