Astronomen lossen het mysterie op van de „kleine rode stippen“ opgemerkt door de James Webb Space Telescope

Sinds de James Webb-ruimtetelescoop van NASA werd gelanceerd, heeft deze meer over het universum onthuld dan zelfs de meeste astronomen hadden verwacht. Een deel van de gegevens die JWST naar de aarde heeft teruggestuurd, is dat wel ontzagwekkendmaar een deel ervan is dat wel geweest ronduit verwarrend of een uitdaging voor dominante theorieën in de kosmologie.

Dr. Dale Kocevski, hoogleraar astronomie en natuurkunde aan Colby College, dinsdag bekend gemaakt dat hij een mysterie had opgelost dat de kennis van wetenschappers over het universum had kunnen doorbreken. Begin 2023 ontdekte JWST een reeks kleine rode stippen (LRD’s) op foto’s uit het oude universum, minder dan een miljard jaar na de oerknal. In theorie zouden de 341 rode stippen niet moeten bestaan, omdat volgens de kosmologische theorie sterren en ander hemelmateriaal zich niet in zo’n korte tijd zouden kunnen ophopen.

Toch zijn de LRD’s volgens Kocevski toch niet zo onverklaarbaar. Het zijn gewoon superzware zwarte gaten, zei hij tijdens een lezing op de 245e jaarlijkse bijeenkomst van de American Astronomical Society, vergezeld van een papier zal worden gepubliceerd in The Astrophysical Journal.

“Toen LRD voor het eerst werd geïdentificeerd, dachten mensen dat het enorme sterrenstelsels waren die al heel vroeg in de geschiedenis van het universum bestonden,” zei Kocevski, eraan toevoegend dat ze “universeelbrekend” werden genoemd omdat ze te massief zouden zijn geweest om zo vroeg in het universum te worden gevormd. de geschiedenis van het universum. “Als een deel van het licht van LRD’s echter kan worden toegeschreven aan een groeiend superzwaar zwart gat (wat volgens ons het geval is), dan zou dit de impliciete stellaire massa van deze sterrenstelsels verminderen. Dit lost in wezen het te grote, te vroege probleem op dat LRD’s oorspronkelijk leken te vormen.”

Een team van astronomen heeft de gegevens van de James Webb Space Telescope uit meerdere onderzoeken doorzocht om een ​​van de grootste monsters van ‘kleine rode stippen’ (LRD’s) tot nu toe samen te stellen. (NASA / ESA / CSA / STScI / Dale Kocevski (Colby College))

Na verder onderzoek naar de LRD’s bevestigden Kocevski en zijn team dat 81 procent van de subset bestaat uit actieve galactische kernen, of AGN, wat betekent dat ze centrale zwarte gaten hebben die ervoor zorgen dat ze gloeien met de helderheid die in de eerste plaats tot dergelijke verwarring leidde. Maar hoewel deze observaties over LRD’s een aantal vragen beantwoorden, roepen ze ook provocerende nieuwe vragen op.

„Het meest opwindende voor mij is de verdeling van de roodverschuiving. Deze echt rode bronnen met een hoge roodverschuiving houden feitelijk op een bepaald punt na de oerknal op met bestaan“, zegt Steven Finkelstein, co-auteur van het onderzoek aan de Universiteit van Texas in Austin. , zei in a stelling. ‘Als ze zwarte gaten laten groeien, en we denken dat tenminste 70 procent van hen dat doet, duidt dit op een tijdperk van verduisterde groei van zwarte gaten in het vroege heelal.’

De LRD’s geven inderdaad aan dat de vorming van ons universum rekening moet houden met de overvloed aan zwarte gaten.

Wilt u meer gezondheids- en wetenschapsverhalen in uw inbox? Abonneer u op de wekelijkse nieuwsbrief van Salon Lab-aantekeningen.

‘De andere betekenis is dat de groei van verduisterde zwarte gaten in het vroege heelal veel vaker voorkomt dan we eerder hebben waargenomen’, zegt Kocevski. “Er waren voorspellingen dat dit het geval zou zijn, maar de prevalentie van door stof rood geworden zwarte gaten in de LRD’s, die zeer talrijk zijn, is daar een observationeel bewijs van.”

Schrijven over de LRD’s voor Big Thinkmerkte theoretisch natuurkundige en wetenschapsschrijver Ethan Siegel op dat Kocevski’s onderzoek het nut van JWST valideert als hulpmiddel om meer over het universum te leren. Toen het mysterie van de LRD’s voor het eerst duidelijk werd, waren zowel professionele als burgerwetenschappers bezig met alternatieve theorieën over de roodheid van de LRD’s, die allemaal gezond zijn voor de stand van het wetenschappelijk discours. De ene kant voerde aan dat de sterren in de gegeven sterrenstelsels erg oud waren, of ‘rood en dood’, omdat de kortstlevende sterren helder en heet blauw branden, en daarom opnieuw definieerden wat we weten over het universum. De ander beweerde dat de sterrenstelsels erg stoffig waren (wat volgens Kocevski het geval is bij de LRD’s), omdat het kosmische stof het licht blokkeert dat anders zou voortkomen uit sterren en andere objecten achter het stof.

Nu weten we dat de tweede theorie waarschijnlijk juist was – en ook waarom Kocevski ‘de puzzel leek op te lossen’.

“We weten dat deze kleine rode stippen bijdragen van sterren in de Melkweg en ook van de activiteit van het centrale zwarte gat”, schreef Siegel. “Omdat je kunt kwantificeren welke componenten van het licht dat je waarneemt (het vlakke, rustframe ultraviolet) wordt veroorzaakt door de sterren in deze LRD’s in vergelijking met de componenten (het stijgende, rustframe optische en infrarood) veroorzaakt door het actieve zwarte gat kun je schattingen maken van de stellaire massa van elk sterrenstelsel, de centrale zwarte gatmassa in elk sterrenstelsel, en vervolgens bepalen hoe zwaar het sterrenstelsel is en hoe ‘overmassief’ elk zwart gat is.”

Kocevski voegde eraan toe dat we vanwege het nieuwe onderzoek ‘getuige zijn van de zeer vroege groei van de superzware zwarte gaten die zich in het centrum van de huidige massieve sterrenstelsels bevinden.’ Omdat de zwarte gaten overmassief lijken te zijn, wat betekent dat ze groter zijn in verhouding tot hun gaststelsels dan wetenschappers zouden verwachten, duidt dit erop dat er zich mogelijk eerst massieve gaten hebben gevormd en dat er op latere tijdstippen sterrenstelsels omheen kunnen groeien.

Kocevski van zijn kant is blij dat hij de JWST heeft kunnen gebruiken om een ​​groot enigma in de ruimte te belichten.

„De ontdekking van LRD’s is een bewijs van de kracht van JWST in zowel het identificeren van objecten die we voorheen niet konden zien als het leveren van de gegevens (in dit geval infraroodspectroscopie) die nodig zijn om ze te begrijpen,“ zei Kocevski.