詹姆斯·韦伯太空望远镜调查显示超大质量黑洞比预想的要少

活动星系核插图。鸣谢:uux.cn/欧空局/美国航天局/AVO/保罗·帕多瓦尼
（神秘的斯韦少地球uux.cn）据堪萨斯大学（布兰登·m·林奇）：堪萨斯大学使用詹姆斯·韦伯太空望远镜对宇宙进行了一次调查，发现活动星系核(AGN)——体积迅速增大的伯太比预超大质量黑洞——比许多天文学家此前假设的要罕见。
这些发现是空望由JWST的中红外仪器(MIRI)得出的，表明我们的远镜宇宙可能比想象的要稳定一些。这项工作也让人们对昏暗星系的调查观测、它们的显示想特性以及识别AGN的挑战有了更深入的了解。
在《天体物理学杂志》正式发表同行评议之前，黑洞arXiv上发表了一篇新论文，詹姆质量详细介绍了在宇宙演化早期释放科学(CEERS)计划赞助下进行的斯韦少JWST研究。
这项工作由KU大学物理学和天文学助理教授Allison Kirkpatrick领导，伯太比预重点关注宇宙中一个被称为扩展Groth Strip的空望长期研究区域，位于大熊座和botes星座之间。远镜但是调查以前对该地区的研究依赖于功能较弱的新一代太空望远镜。
柯克帕特里克说:“我们的显示想观测是在去年6月和12月进行的，我们的目标是描述宇宙中恒星形成全盛时期星系的样子。”。“这是对过去70到100亿年时间的回顾。我们使用詹姆斯·韦伯太空望远镜上的中红外仪器来观察过去存在100亿年的星系中的尘埃，这些尘埃可以隐藏正在形成的恒星，也可以隐藏正在生长的超大质量黑洞。因此，我进行了第一次调查，以寻找这些星系中心潜伏的超大质量黑洞。”
虽然每个星系的中心都有一个超大质量黑洞，但AGN星系是更壮观的剧变，它积极地吸入气体，并显示出典型黑洞所没有的亮度。
Kirkpatrick和许多天体物理学家同事预计，与之前用斯皮策太空望远镜进行的调查相比，分辨率更高的JWST调查将定位更多的AGN。然而，即使MIRI的力量和灵敏度有所提高，在新的调查中也没有发现额外的AGN。

MIRI指向1(右图)旁边的Spizter/IRAC(中)和MIPS(左)对同一地区的观察。鸣谢:uux.cn/Kirkpatrick等人，arXiv (2023)。DOI: 10.48550/arxiv.2308.09750
柯克帕特里克说:“结果看起来与我预期的完全不同，这是我第一次感到惊讶。”。“一个重要的发现是快速增长的超大质量黑洞的稀缺。这一发现引发了关于这些物体下落的疑问。事实证明，这些黑洞的增长速度可能比之前认为的要慢，这很有趣，考虑到我检查的星系与我们过去的银河系很相似。使用斯皮策的早期观测只允许我们研究最亮、最大质量的星系，这些星系具有快速增长的超大质量黑洞，使它们很容易被探测到。”
柯克帕特里克说，天文学中一个重要的秘密在于理解典型的超大质量黑洞，如在银河系等星系中发现的黑洞，是如何增长和影响它们的宿主星系的。
“这项研究的发现表明，这些黑洞没有快速增长，吸收了有限的物质，也许没有显著影响它们的宿主星系，”她说。“这一发现开启了黑洞增长的全新视角，因为我们目前的理解很大程度上是基于最大星系中最大质量的黑洞，这些黑洞对它们的宿主有着重大影响，但这些星系中较小的黑洞可能不会。”
KU天文学家说，另一个令人惊讶的结果是这些星系中缺乏尘埃。
“通过使用JWST，我们可以识别比以前小得多的星系，包括银河系大小或甚至更小的星系，这在这些红移(宇宙距离)下是不可能的，”柯克帕特里克说。“通常，最大质量的星系由于其快速的恒星形成速率而拥有丰富的尘埃。我曾假设质量较低的星系也会包含大量的尘埃，但它们没有，这出乎我的意料，提供了另一个有趣的发现。”
根据Kirkpatrick的说法，这项工作改变了对星系如何成长的理解，特别是关于银河系。
“我们的黑洞似乎很平静，没有显示出太多的活动，”她说。“关于银河系的一个重要问题是，它是否曾经活跃过，或者经历过一个AGN阶段。如果像我们这样的大多数星系缺乏可探测的AGN，这可能意味着我们的黑洞在过去从未如此活跃过。最终，这些知识将有助于限制和测量黑洞质量，揭示黑洞增长的起源，这仍然是一个没有答案的问题。”
Kirkpatrick最近在JWST赢得了重要的新时间，与MIRI一起对延伸的Groth带状油田进行了更大的调查。她目前的论文包括了大约400个星系。她即将进行的调查(MEGA: MIRI EGS星系和AGN调查)将包括大约5000个星系。这项工作计划于2024年1月完成。