연구원들은 초기 우주에서 퀘이사의 호스트 은하를 감지합니다.

James Webb Space Telescope의 새로운 이미지는 빅뱅 이후 10억년이 채 지나지 않아 활발히 성장하는 블랙홀(퀘이사)을 호스팅하는 두 개의 거대한 은하에서 나오는 별빛을 처음으로 공개했습니다. 새로운 연구 자연 이번 주에 블랙홀의 질량은 태양의 10억 배에 가깝고 호스트 은하의 질량은 거의 100배 더 크며, 이는 최근 우주에서 발견된 것과 비슷한 비율입니다. 스바루 망원경과 JWST의 강력한 조합은 먼 우주를 연구하는 새로운 길을 열었습니다.

먼 우주에 있는 그러한 거대한 블랙홀의 존재는 천체 물리학자들에게 답보다 더 많은 질문을 불러일으켰습니다. 우주가 그렇게 젊었을 때 어떻게 이 블랙홀이 그렇게 커질 수 있었을까요? 훨씬 더 당혹스러운 것은 지역 우주에서의 관측은 초대질량 블랙홀의 질량과 그들이 거주하는 훨씬 더 큰 은하 사이의 명확한 관계를 보여줍니다. 은하와 블랙홀은 크기가 완전히 다르므로 블랙홀과 은하 중 어느 것이 먼저일까요? 이것은 우주적 규모의 “닭이 먼저냐 달걀이냐”의 문제입니다.

Kavli 우주 물리 및 수학 연구소(Kavli IPMU) 프로젝트 연구원 Xuheng Ding과 John Silverman 교수, 북경 대학 Kavli 천문 및 천체 물리학 연구소(PKU-KIAA) Kavli 천체 물리학 연구원 Masafusa Onoue가 이끄는 국제 연구팀 는 2021년 12월에 발사된 JWST(James Webb Space Telescope)로 이 질문에 답하기 시작했습니다. 초기 우주에서 호스트 은하와 블랙홀 사이의 관계를 연구하면 과학자들은 은하의 형성을 관찰하고 서로 어떻게 관련되어 있는지 확인할 수 있습니다. .

퀘이사는 빛나는 반면, 모은하는 희미하기 때문에 연구원들이 퀘이사의 눈부심 속에서, 특히 먼 거리에서 은하의 희미한 빛을 감지하는 데 어려움을 겪었습니다. JWST 이전에 허블 우주 망원경은 우주의 나이가 30억 년이 조금 안 되었을 때 빛나는 퀘이사의 호스트 은하를 감지할 수 있었습니다.

적외선 파장에서 JWST의 뛰어난 감도와 매우 선명한 이미지는 마침내 연구자들이 퀘이사와 은하가 처음 형성되었을 때까지 이러한 연구를 추진할 수 있게 해주었습니다. JWST가 정규 작업을 시작한 지 불과 몇 달 만에 팀은 우주 나이가 약 8억 6천만 년이 되었을 때 적색편이 6.40과 6.34에서 두 개의 퀘이사 HSC J2236+0032와 HSC J2255+0251을 관찰했습니다. 이 두 퀘이사는 하와이 마우나케아 정상에 있는 8.2m 스바루 망원경의 심층 조사 프로그램에서 발견되었습니다. 이 퀘이사의 상대적으로 낮은 광도는 호스트 은하의 특성을 측정하기 위한 주요 대상이 되었으며 호스트의 성공적인 감지는 퀘이사에서 별빛이 감지된 가장 빠른 시대를 나타냅니다.

두 퀘이사의 이미지는 JWST의 NIRCam 장비를 사용하여 3.56 및 1.50미크론의 적외선 파장에서 촬영되었으며, 모은하는 세심하게 모델링하고 축적되는 블랙홀에서 눈부심을 제거한 후 명확해졌습니다. 호스트 은하의 항성 시그니처는 JWST의 NIRSPEC이 J2236+0032에 대해 취한 스펙트럼에서도 볼 수 있으며 호스트 은하의 탐지를 추가로 지원합니다.

호스트 은하 광도계의 분석은 이 두 개의 퀘이사 호스트 은하가 ​​각각 태양 질량의 1300억 배와 340억 배로 측정되는 거대하다는 것을 발견했습니다. NIRSPEC 스펙트럼에서 퀘이사 근처의 난기류 가스의 속도를 측정하면 퀘이사에 동력을 공급하는 블랙홀도 태양 질량의 14억 배에서 2억 배로 측정되는 거대함을 알 수 있습니다. 블랙홀 질량 대 호스트 은하 질량의 비율은 보다 최근 과거의 은하의 비율과 유사하며, 이는 블랙홀과 호스트 은하의 관계가 빅뱅 이후 8억 6천만 년 후에 이미 자리를 잡았음을 시사합니다.

Ding, Silverman, Onoue 및 그들의 동료들은 예정된 주기 1 JWST 관측을 사용하여 더 큰 샘플로 이 연구를 계속할 것이며, 그러면 블랙홀과 그 호스트 은하의 공진화에 대한 모델을 더욱 제한할 것입니다. 팀은 최근 J2236+0032의 호스트 은하를 훨씬 더 자세히 연구하기 위해 다음 주기에서 JWST에 추가 시간을 부여받았다는 사실을 알게 되었습니다.

이 연구의 세부 사항은 자연 6월 28일.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/06/230628125125.htm