Med hjälp av NASA:s James Webb Space Telescope har två forskarlag studerat den ljusstarka galaxen GN-z11, som existerade redan när vårt 13,8 miljarder år gamla universum enbart var cirka 430 miljoner år gammalt. De fann de tydliga bevis på att galaxen har ett centralt, supermassivt svart hål som snabbt drar till sig materia. Upptäckten gör detta till det mest avlägsna aktiva supermassiva svarta hål som upptäckts hittills.
– Vi fann extremt tät gas något som är vanlig i
närheten av supermassiva svarta hål som samlar in gas, beskriver Roberto
Maiolino vid Cavendish Laboratory och Kavli Institute of Cosmology vid
University of Cambridge i Storbritannien.
Med hjälp av Webb fann teamet även indikationer på
joniserade kemiska grundämnen som vanligtvis observeras nära växande
supermassiva svarta hål. Dessutom upptäckte de en mycket kraftfull vind som
drivs ut ur galaxen. Sådana höghastighetsvindar drivs vanligtvis av processer
som är förknippade med kraftigt växande supermassiva svarta hål.
"Webbs NIRCam (Near-Infrared Camera) avslöjade en central, kompakt källa vars färger överensstämmer med färgerna av
en ackretionsskiva som omger ett svart hål", beskriver forskaren Hannah
Übler, också vid Cavendish Laboratory och Kavliinstitutet. Sammantaget visar detta att GN-z11 är värd för ett supermassivt svart
hål med en solmassa på 2 miljoner solmassor i en mycket aktiv fas av
konsumerande materia vilket är anledningen till att galaxen är så ljusstark.
Ett andra team, även detta under ledning av Maiolino
använde Webbs NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) och fann en gasformig klump
av helium i halon som omger GN-z11.
"Det faktum att vi inte ser något annat än
helium tyder på att den här klumpen måste vara ganska orörd", beskriver
Maiolino. "Detta är något som förväntats i teori och simuleringar i
närheten av särskilt massiva galaxer från denna första tid - att det skulle finnas
fickor av orörd gashalon vilka kan kollapsa och bilda Population
III-stjärnhopar."
Den
första generationen stjärnor som bildats nästan helt av väte och helium – är
ett av de viktigaste målen för modern astrofysik (att bevisa existensen av).
Dessa stjärnor förväntas vara mycket massiva, mycket ljusstarka och mycket
heta. Deras förväntade signatur i spektra är närvaron av joniserat helium och
frånvaron av kemiska grundämnen tyngre än helium.
Bildandet av de första stjärnorna och galaxerna
markerar ett fundamentalt skifte i den kosmiska historien, under vilken
universum utvecklades från ett mörkt tillstånd till den mycket strukturerade
och komplexa miljö vi ser idag genom återjonisering och därefter bildandet av andra generationen stjärnor av det slag som vår sol med skiftande grundämnen.
I framtida Webb-observationer kommer Maiolino, Übler
med team att utforska GN-z11 mer på djupet och hoppas då kunna stärka bevis på
Population III-stjärnorna i dess halo.
Forskningen på den orörda gasklumpen i GN-z11:s halo
kommer( eller är nu) att publiceras i Astronomy & Astrophysic.
Bild https://webbtelescope.org/ GOODS-North Field
