खगोलशास्त्री उच्च रेडशिफ्ट पर सीधे छोटी लाल बिंदु वाली आकाशगंगा में ब्लैक होल द्रव्यमान को मापते हैं

खगोलविदों ने एक छोटे से लाल बिंदु में ब्लैक होल के द्रव्यमान का पहला प्रत्यक्ष माप प्राप्त किया है। एबेल 2744-क्यूएसओ1 नामक वस्तु, 7.04 की रेडशिफ्ट पर बैठती है। अवलोकन में जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप और मजबूत गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग अन्वेषण के डेटा का उपयोग किया जाता है।

ब्लैक होल लगभग 50 मिलियन सौर द्रव्यमान का है। इसके चारों ओर गैस का घूर्णन द्रव्यमान के केंद्रीय बिंदु के अनुरूप केप्लरियन पैटर्न का अनुसरण करता है। परिणाम पिछले वायरल अनुमानों को पुष्ट करता है और इंगित करता है कि ब्लैक होल सिस्टम के द्रव्यमान पर हावी है।

JWST अवलोकन से कॉम्पैक्ट संरचना का पता चलता है

एबेल 2744-क्यूएसओ1 की पहचान एक विशिष्ट छोटे लाल बिंदु के रूप में की गई थी। इसमें ऑप्टिकल में लाल सातत्य और पराबैंगनी में नीला ढलान है। NIRSpec के साथ स्पेक्ट्रोस्कोपी ने Hα और Hβ में रेडशिफ्ट z=7.04 और ब्रॉड लाइनों की पुष्टि की।

• संकीर्ण Hα उत्सर्जन 200 पारसेक तक फैला हुआ है।
• वेग क्षेत्र लगभग 10 किमी/सेकेंड की ढाल दिखाता है।
• स्पेक्ट्रोएस्ट्रोमेट्री तकनीक ने वेग चैनलों में सेंट्रोइड के विस्थापन को मापा।
• बड़े पैमाने पर रोटेशन और उच्च-रिज़ॉल्यूशन डेटा के संयुक्त विश्लेषण ने महत्वपूर्ण परमाणु सितारा क्लस्टर योगदान को बाहर कर दिया।

ये विवरण एकीकरण के कुल घंटों के गहन प्रदर्शन से प्राप्त हुए हैं। गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग ने वस्तु को बड़ा किया और उसे उन संरचनाओं को हल करने की अनुमति दी जो अन्यथा दुर्गम रहेंगी।

केप्लरियन घूर्णन प्रमुख ब्लैक होल की ओर इशारा करता है

घूर्णन वक्र आकाशगंगा के केंद्र जैसे परमाणु तारा समूह के साथ अच्छी तरह फिट नहीं बैठता है। विस्तारित जन वितरण मॉडल बदतर सांख्यिकीय फिट दिखाते हैं। शुद्ध केप्लरियन मॉडल, एक द्रव्यमान बिंदु के आसपास, 5 सिग्मा से ऊपर वरीयता वाले डेटा की व्याख्या करता है।

MOKA3D फ्रेमवर्क के साथ फिट, जो पीएसएफ के झुकाव और धब्बा पर विचार करता है, लगभग 52 डिग्री के झुकाव के लिए सुधार के बाद द्रव्यमान लॉग (M_BH/M_⊙) = 7.7 ± 0.3 देता है। यह मान सरल तरीकों से प्राप्त निचली सीमा के अनुकूल है।

ब्लैक होल “नग्न” दिखाई देता है। M_BH/M_* अनुपात 2 से अधिक है, मेजबान आकाशगंगा के तारकीय द्रव्यमान के लिए रूढ़िवादी ऊपरी सीमा 20 मिलियन सौर द्रव्यमान से कम है। रासायनिक वातावरण लगभग प्राचीन है, जो अभिवृद्धि के प्रारंभिक चरण का सुझाव देता है।

परिणाम उच्च रेडशिफ्ट पर वायरल अनुमानों को मान्य करता है

वायरल संबंधों पर आधारित पिछले अनुमानों ने लगभग 4 × 10^7 सौर द्रव्यमान का संकेत दिया था। गतिशील मापन अब पुष्टि करता है कि ये स्थानीय अंशांकन प्रारंभिक ब्रह्मांड में भी लागू होते हैं। वैकल्पिक परिदृश्य, जैसे कि चौड़ी रेखाओं पर हावी इलेक्ट्रॉनों द्वारा प्रकीर्णन, द्रव्यमान को लगभग दो डेक्स से कम आंकते हैं।

ब्लैक होल की एडिंगटन चमक 7.6 × 10^45 erg/s है। वर्तमान अभिवृद्धि दर एल/एल_एड ≈ 0.02 या उससे कम के साथ सीमा से काफी नीचे है। यह लगभग निष्क्रिय अवस्था का सुझाव देता है, हालाँकि वस्तु ने अतीत में सुपर-एडिंगटन एपिसोड का अनुभव किया हो सकता है।

प्राइमर्डियल ब्लैक होल के निर्माण के निहितार्थ

एबेल 2744-क्यूएसओ1 एक ब्लैक होल का एक चरम उदाहरण प्रस्तुत करता है जो मेजबान आकाशगंगा के महत्वपूर्ण विकास से पहले होता है। ब्लैक होल की प्रधानता शास्त्रीय मॉडल को चुनौती देती है जिसमें पहले आकाशगंगाएँ बनती हैं और उनके अंदर ब्लैक होल विकसित होते हैं।

शोधकर्ता इस बात पर प्रकाश डालते हैं कि वस्तु अभिवृद्धि के प्रारंभिक चरण में एक विशाल ब्लैक होल बीज को पकड़ लेती है। गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग, इंटीग्रल फील्ड स्पेक्ट्रोस्कोपी और जेडब्ल्यूएसटी रिज़ॉल्यूशन के संयोजन ने इस प्रकार के प्रत्यक्ष गतिज विश्लेषण का मार्ग प्रशस्त किया है।

अन्य छोटे लाल बिंदु, जो उच्च-रेडशिफ्ट ब्रॉड-लाइन एजीएन आबादी के एक महत्वपूर्ण अंश का प्रतिनिधित्व करते हैं, समान गुण साझा कर सकते हैं। भविष्य के अध्ययन यह परीक्षण करेंगे कि क्या यह विन्यास ब्रह्मांड के पहले 700 मिलियन वर्षों में आम है।

गतिज विश्लेषण का तकनीकी विवरण

संकीर्ण Hα उत्सर्जन के संवेग मानचित्रों ने स्पष्ट वेग प्रवणता दिखाई। केंद्र से 100 और 150 पारसेक पर स्थानिक बिनिंग्स ने घूर्णन वक्र बिंदु प्रदान किए। स्पेक्ट्रोएस्ट्रोमेट्री ने आंतरिक मापों को परिष्कृत किया, जहां बीम स्मियरिंग ने डेटा को प्रभावित किया।

प्लमर क्षेत्र और परमाणु डार्क मैटर थूक सहित विभिन्न द्रव्यमान वितरणों के साथ परीक्षण, बड़े पैमाने पर बिंदु-जैसे समाधानों में ढह गए या ऊंचे व्यवस्थित अवशेष दिखाए गए। गतिज साक्ष्य दृढ़ता से केंद्रीय ब्लैक होल का पक्ष लेते हैं।

संकीर्ण रेखाओं का गति फैलाव कम है, 22 किमी/सेकेंड से नीचे। यह ब्लैक होल के चारों ओर सरल गुरुत्वाकर्षण गतिशीलता के प्रभुत्व वाली प्रणाली की व्याख्या को पुष्ट करता है।