התגלית ההיסטורית של ווב: החור השחור הסופר-מסיבי הפעיל הרחוק ביותר שנמצא אי פעם

ווב מגלה סודות של אחת הגלקסיות הרחוקות ביותר שנראו אי פעם

מסתכלים עמוק לתוך המרחב והזמן, שני צוותים משתמשים נאס"אטלסקופ החלל ג'יימס ווב חקר את הגלקסיה הזוהרת במיוחד GN-z11, שהתקיימה כשהיקום שלנו בן 13.8 מיליארד שנה היה בן כ-430 מיליון שנים בלבד.

זוהתה בתחילה עם טלסקופ החלל האבל של נאס"א, הגלקסיה הזו – אחת הצעירות והרחקות ביותר שנצפו אי פעם – היא כה בהירה שהיא מאתגרת את המדענים להבין מדוע. כעת, GN-z11 מוותר על כמה מסודותיו.

חור שחור נמרץ נמצא הכי רחוק אי פעם

צוות שחקר את GN-z11 עם Webb מצא את ההוכחה הברורה הראשונה לכך שהגלקסיה מארחת סופר מסיבי מרכזי חור שחור זה חומר שצובר במהירות. הממצא שלהם הופך את זה לחור השחור הסופר-מסיבי הפעיל הרחוק ביותר שנצפה עד כה.

"מצאנו גז צפוף במיוחד שנפוץ בקרבת חורים שחורים סופר-מסיביים המצטברים גז", הסביר החוקר הראשי רוברטו מאיולינו ממעבדת קוונדיש וממכון קאולי לקוסמולוגיה באוניברסיטת קיימברידג' בבריטניה. "אלה היו החתימות הברורות הראשונות לכך ש-GN-z11 מארח חור שחור שזולל חומר."

באמצעות Webb, הצוות מצא גם אינדיקציות ליסודות כימיים מיוננים הנצפים בדרך כלל ליד חורים שחורים סופר מסיביים. בנוסף, הם גילו רוח חזקה מאוד שגורשה על ידי הגלקסיה. רוחות מהירות כאלה מונעות בדרך כלל על ידי תהליכים הקשורים להצטברות נמרצת של חורים שחורים סופר מסיביים.

"ה-NIRCam של Webb (מצלמה קרובה לאינפרא אדום) חשפה רכיב מורחב, העוקב אחר הגלקסיה המארחת, ומקור מרכזי וקומפקטי שצבעיו תואמים את הצבעים של דיסק הצבירה המקיף חור שחור", אמרה החוקרת האנה אובלר, גם היא מה- מעבדת קוונדיש ומכון קוולי.

יחד, הראיות הללו מראות ש-GN-z11 מארח חור שחור של 2 מיליון מסה סולארית, סופר-מאסיבי בשלב פעיל מאוד של צריכת חומר, וזו הסיבה שהוא כל כך זוהר.

גוש גז וטהור ב-Halo Intrigues של GN-z11

צוות שני, גם בראשותו של Maiolino, השתמש ב-NIRSPec (ספקטרוגרף אינפרא אדום קרוב) של Webb כדי למצוא גוש הליום גז בהילה המקיפה את GN-z11.

"העובדה שאנחנו לא רואים שום דבר מעבר להליום מעידה על כך שהגוש הזה חייב להיות בתולי למדי", אמר מאיולינו. "זה משהו שציפו מהתיאוריה והסימולציות בקרבת גלקסיות מסיביות במיוחד מתקופות אלה – שיהיו כיסים של גז בתולי שישרדו בהילה, ואלה עלולים להתמוטט וליצור צבירי כוכבים באוכלוסיה III."

מציאת כוכבי אוכלוסייה III שטרם נראו – הדור הראשון של כוכבים שנוצרו כמעט כולו ממימן והליום – היא אחת המטרות החשובות ביותר של האסטרופיזיקה המודרנית. כוכבים אלה צפויים להיות מאסיביים מאוד, מאוד זוהרים וחמים מאוד. החתימה הצפויה שלהם היא נוכחות של הליום מיונן והיעדר יסודות כימיים כבדים יותר מהליום.

היווצרות הכוכבים והגלקסיות הראשונים מסמנת שינוי מהותי בהיסטוריה הקוסמית, שבמהלכו היקום התפתח ממצב אפל ופשוט יחסית לסביבה הבנויה והמורכבת ביותר שאנו רואים כיום.

בתצפיות עתידיות של Webb, Maiolino, Übler והצוות שלהם יחקרו את GN-z11 לעומק, והם מקווים לחזק את המקרה של כוכבי אוכלוסייה III שעשויים להיווצר בהילה שלו.

המחקר על גוש הגז הבתולי בהילה של GN-z11 התקבל לפרסום על ידי אסטרונומיה ואסטרופיזיקה. תוצאות המחקר על החור השחור של GN-z11 פורסמו בכתב העת טֶבַע ב-17 בינואר 2024. הנתונים התקבלו כחלק מהסקר JWST Advanced Deep Extragalactic (JADES), פרויקט משותף בין צוותי NIRCam ו-NIRSpek.

טלסקופ החלל ג'יימס ווב הוא מצפה הכוכבים המוביל בעולם למדעי החלל. ווב פותר תעלומות במערכת השמש שלנו, מסתכל מעבר לעולמות רחוקים סביב כוכבים אחרים, וחוקר את המבנים והמקורות המסתוריים של היקום שלנו ומקומנו בו. Webb היא תוכנית בינלאומית בהובלת נאס"א עם שותפיה, ESA (סוכנות החלל האירופית) וסוכנות החלל הקנדית.