Webb enthüllt die Geheimnisse einer der am weitesten entfernten Galaxien, die je gesehen wurden

Diese Galaxie – eine der jüngsten und am weitesten entfernten, die jemals beobachtet wurde – wurde ursprünglich mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA entdeckt und ist so hell, dass Wissenschaftler nicht verstehen können, warum. Jetzt gibt GN-z11 einige seiner Geheimnisse preis.

Starkes Schwarzes Loch ist am entferntesten, das jemals gefunden wurde

Ein Team, das gemeinsam mit Webb GN-z11 untersuchte, fand den ersten klaren Beweis dafür, dass die Galaxie ein zentrales, supermassereiches Schwarzes Loch beherbergt, das schnell Materie ansammelt. Ihre Entdeckung macht dies zum am weitesten entfernten aktiven supermassiven Schwarzen Loch, das bisher entdeckt wurde.

„Wir haben extrem dichtes Gas gefunden, das in der Nähe von supermassereichen Schwarzen Löchern häufig vorkommt und Gas ansammelt“, erklärte der Hauptforscher Roberto Maiolino vom Cavendish Laboratory und dem Kavli Institute of Cosmology an der Universität Cambridge im Vereinigten Königreich. „Das waren die ersten klaren Anzeichen dafür, dass GN-z11 ein Schwarzes Loch beherbergt, das Materie verschlingt.“

Mithilfe von Webb fand das Team auch Hinweise auf ionisierte chemische Elemente, die typischerweise in der Nähe akkretierender supermassereicher Schwarzer Löcher beobachtet werden. Außerdem entdeckten sie einen sehr starken Wind, der von der Galaxie ausgestoßen wird. Solche Hochgeschwindigkeitswinde werden typischerweise durch Prozesse angetrieben, die mit der heftigen Akkretion supermassereicher Schwarzer Löcher einhergehen.

„Webbs NIRCam (Near-Infrared Camera) hat eine ausgedehnte Komponente entdeckt, die die Heimatgalaxie verfolgt, und eine zentrale, kompakte Quelle, deren Farben mit denen einer Akkretionsscheibe um ein Schwarzes Loch übereinstimmen“, sagte Forscherin Hannah Übler, auch von das Cavendish Laboratory und das Kavli Institute.

Zusammengenommen zeigen diese Beweise, dass GN-z11 ein supermassereiches Schwarzes Loch mit 2 Millionen Sonnenmassen beherbergt, das sich in einer sehr aktiven Phase des Materieverbrauchs befindet, weshalb es so leuchtend ist.

Unberührter Gasklumpen im Halo von GN-z11 fasziniert Forscher

Ein zweites Team, ebenfalls unter der Leitung von Maiolino, nutzte Webbs NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph), um einen gasförmigen Heliumklumpen im Halo um GN-z11 zu finden.

„Die Tatsache, dass wir außer Helium nichts anderes sehen, legt nahe, dass dieser Klumpen ziemlich makellos sein muss“, sagte Maiolino. „Dies ist etwas, was Theorie und Simulationen in der Nähe besonders massereicher Galaxien aus diesen Epochen erwartet haben – dass es im Halo noch Taschen mit unberührtem Gas geben sollte, die kollabieren und Sternhaufen der Population III bilden könnten.“

Die Entdeckung der noch nie dagewesenen Sterne der Population III – der ersten Generation von Sternen, die fast ausschließlich aus Wasserstoff und Helium besteht – ist eines der wichtigsten Ziele der modernen Astrophysik. Man geht davon aus, dass diese Sterne sehr massereich, sehr leuchtend und sehr heiß sind. Ihre erwartete Signatur ist das Vorhandensein von ionisiertem Helium und das Fehlen chemischer Elemente, die schwerer als Helium sind.

Die Entstehung der ersten Sterne und Galaxien markiert einen grundlegenden Wandel in der kosmischen Geschichte, in dem sich das Universum von einem dunklen und relativ einfachen Zustand zu der hochstrukturierten und komplexen Umgebung entwickelte, die wir heute sehen.

In zukünftigen Webb-Beobachtungen, Maiolino, Übler und ihr Team werden es tun Erforschen Sie GN-z11 eingehender und hoffen Sie, die Argumente für die Sterne der Population III zu stärken, die sich möglicherweise in seinem Halo bilden.

Die Forschung über den unberührten Gasklumpen im Halo von GN-z11 wurde von zur Veröffentlichung angenommen Astronomie und Astrophysik. Die Ergebnisse der Untersuchung des Schwarzen Lochs von GN-z11 wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Natur am 17. Januar 2024. Die Daten wurden im Rahmen des JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) gewonnen, einem Gemeinschaftsprojekt der Teams NIRCam und NIRSpec.