James Webb Telescope mengungkapkan kebenaran tentang lubang hitam 'mustahil' yang dianggap memberi makan pada 40 kali batas teoretis
Lubang hitam “memberi makan cepat” yang tampaknya menentang fisika sebenarnya cukup biasa, pengamatan dari James Webb Space Telescope (JWST) mengungkap.
Pada bulan November 2024, para astronom yang menggunakan JWST melaporkan bahwa mereka telah menemukan lubang hitam dari alam semesta awal yang tampaknya meraup materi 40 kali lebih cepat dari yang mungkin terjadi. Lubang hitam, yang disebut LID-568, diamati karena ada hanya 1,5 miliar tahun setelah Big Bang-terlalu dini dalam sejarah alam semesta untuk menjadi sebesar itu.
Namun, penelitian baru menunjukkan bahwa tingkat makan yang berlebihan ini mungkin merupakan perkiraan yang terlalu tinggi. Setelah meninjau kembali pengamatan JWST dari “pemecah rekor” lubang hitampara astronom mengkonfirmasi bahwa itu tidak ekstrem. Faktanya, debu tebal mengaburkan lubang hitam, yang mengarah pada perhitungan yang salah, para peneliti menemukan.
Dalam lubang hitam bertambah, bahan infalling dikompresi dan dipanaskan, menyebabkannya memancarkan radiasi berenergi tinggi seperti sinar-X yang mendorong material menjauh. Jumlah materi yang dapat dikonsumsi oleh lubang hitam diatur oleh batas Eddington, yang mendefinisikan luminositas maksimum di mana tekanan radiasi luar menyeimbangkan tarikan gravitasi lubang hitam. Batas ini tergantung langsung pada massa lubang hitam – semakin tinggi massa, semakin tinggi batas Eddington.
Ketika tekanan radiasi menjadi cukup tinggi untuk melampaui gravitasi, lubang hitam berhenti menumpuk materi dan dengan demikian membatasi seberapa cerahnya bersinar. Namun, dalam kondisi tertentu, lubang hitam dapat terus bertambah materi di luar batas ini-suatu proses yang dikenal sebagai akresi super-eddington.
Itu Pengamatan dari tahun lalu menyarankan bahwa LID-568 sedang mengalami akresi super-eddington hampir 40 kali lebih besar dari yang diharapkan. LID-568 ada hanya 1,5 miliar tahun setelah Big Bang – Yang tidak cukup waktu untuk lubang hitam ini tumbuh sebesar ini. Akibatnya, para astronom berspekulasi bahwa akresi super-eddington yang cepat dapat memberikan penjelasan yang meyakinkan untuk pembentukan lubang hitam supermasif dengan massa tinggi yang tak terbayangkan di alam semesta awal.
Namun dalam penelitian baru, diterbitkan 4 April di Jurnal Astrofisikapara astronom menemukan bahwa LID-568 memberi makan pada tingkat yang konsisten dengan batas Eddington-dan kesalahan itu disebabkan oleh debu.
Kiri di dalam debu
Alasan kesalahan perhitungan awal tentang kelaparan lubang hitam adalah karena debu menyerap dan melingkupi cahaya, yang secara signifikan meredupkan cahaya yang mencapai kita dari lubang hitam.
“Untuk objek yang sangat terobsesi dengan debu seperti LID-568, sangat penting bahwa kepunahan debu dikoreksi dengan benar,” kata rekan penulis studi Myungs masukDirektur Pusat Penelitian Astronomi Universitas Nasional Seoul mengatakan kepada Live Science dalam email. Jika efek ini tidak diperhitungkan dengan benar, itu dapat menyebabkan perhitungan yang tidak akurat dari massa lubang hitam, yang, pada gilirannya, mempengaruhi batas Eddington yang terkait dengannya.
Saya menjelaskan bahwa, dalam studi tim, para peneliti mengukur massa lubang hitam menggunakan cahaya inframerah dari gas di sekitarnya. Radiasi inframerah jauh lebih sedikit dipengaruhi oleh debu daripada cahaya optik, yang digunakan dalam penelitian sebelumnya untuk pengukuran massa lubang hitam.
Pendekatan yang berbeda ini memungkinkan mereka untuk menghitung massa lubang hitam berada di bawah satu miliar massa matahari – sekitar 40 kali lebih besar dari perkiraan sebelumnya. Dengan menggunakan massa lubang hitam yang direvisi ini, Luminositas Eddington dihitung ulang. Secara keseluruhan, luminositas yang diamati sangat cocok dengan batas Eddington. Oleh karena itu, lubang hitam tidak berada dalam fase super-eddington ketika diamati, tim menyimpulkan. Itu hanya mendung oleh debu.
Akibatnya, kebiasaan makan LID-568 saat ini tidak dapat dikaitkan dengan pertumbuhan lubang hitam supermasif, kata saya. Para astronom telah mengetahui masalah ini dalam hal galaksi yang jauh dan biasanya menerapkan koreksi untuk kepunahan debu dalam pengukurannya.
Namun, untuk “inti galaksi aktif” (AGN) – yang mengandung lubang hitam yang secara aktif memberi makan di pusat -pusat mereka yang mendominasi kecerahan AGN dan dikelilingi oleh lingkungan debu yang kompleks – “koreksi kepunahan debu belum diterapkan secara menyeluruh,” kata IM. Ini berarti massa lubang hitam lainnya mungkin telah diukur secara tidak benar, yang mengarah pada salah tafsir sifat -sifatnya. Pendekatan tim dapat mengarah pada pemahaman yang lebih baik tentang lubang hitam yang diilahkan debu di kelas galaksi baru yang disebut “Titik merah kecil“yang baru -baru ini ditemukan melalui pengamatan JWST, tim menjelaskan dalam makalah mereka.
