ภารกิจ Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) ของนาซ่าได้นำไปสู่การสร้างหลุมดำมวลมหาศาลที่เพิ่งค้นพบใหม่และกาแลคซีสุดขั้วที่เรียกว่า DOGs ร้อนหรือกาแลคซีที่ถูกบดบังด้วยฝุ่น
ภาพจากกล้องโทรทรรศน์เผยให้เห็นผู้สมัครหลุมดำที่มีฝุ่นจำนวนมากทั่วจักรวาลและประมาณ 1,000 แม้แต่วัตถุฝุ่นที่คิดว่าเป็นกาแลคซีที่สว่างที่สุดเท่าที่เคยพบมา กาแลคซีทรงพลังเหล่านี้ซึ่งถูกเผาอย่างสดใสด้วยแสงอินฟาเรดเป็นฉายาของสุนัขร้อน
“ WISE ได้สัมผัสกับสัตว์หาของวัตถุที่ซ่อนอยู่” Hashima Hasan นักวิทยาศาสตร์ของโครงการ WISE ที่สำนักงานใหญ่ NASA ในวอชิงตันกล่าว “ เราพบดาวเคราะห์น้อยที่กำลังเต้นไปข้างหน้าของโลกในวงโคจรของมันเป็นลูกกลมคล้ายดาวที่หนาวที่สุดที่รู้จักและตอนนี้หลุมดำมวลมหาศาลและกาแลคซีซ่อนตัวอยู่หลังเสื้อคลุมฝุ่น”
WISE สแกนทั่วทั้งท้องฟ้าด้วยแสงอินฟราเรดสองครั้งเสร็จสิ้นการสำรวจในต้นปี 2554 เช่นเดียวกับแว่นตาคืนวิสัยทัศน์ที่จะตรวจจับความมืดกล้องโทรทรรศน์ก็ถ่ายภาพท้องฟ้าหลายล้านภาพ ข้อมูลทั้งหมดจากภารกิจเผยแพร่สู่สาธารณะทำให้นักดาราศาสตร์ขุดค้นและค้นพบสิ่งใหม่
การค้นพบล่าสุดช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจได้ดีขึ้นว่ากาแลคซีและหลุมดำขนาดใหญ่ที่ศูนย์ของพวกมันเติบโตและวิวัฒนาการร่วมกัน ตัวอย่างเช่นหลุมดำขนาดยักษ์ที่ใจกลางกาแลคซีทางช้างเผือกของเราเรียกว่า Sagittarius A * มีมวลดวงอาทิตย์ของเราถึง 4 ล้านเท่าและผ่านการให้อาหารที่บ้าคลั่งเป็นระยะ ๆ โดยที่วัสดุตกลงสู่หลุมดำทำให้ร้อนและฉายรังสีของมัน สิ่งแวดล้อม หลุมดำกลางที่ใหญ่กว่ามากถึงหนึ่งพันล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์ของเราอาจจะหยุดการก่อตัวดาวฤกษ์ในกาแลคซี
ในการศึกษาครั้งหนึ่งนักดาราศาสตร์ใช้ WISE เพื่อระบุหลุมดำมวลมหาศาลมวลมหาศาลที่เคลื่อนที่ข้ามท้องฟ้าเต็มท้องฟ้าประมาณ 2.5 ล้านหลังทอดตัวกลับสู่ระยะไกลกว่า 10,000 ล้านปีแสง วัตถุเหล่านี้ประมาณสองในสามไม่เคยตรวจพบมาก่อนเพราะฝุ่นอุดตันแสงที่มองเห็นได้ WISE มองเห็นสัตว์ประหลาดเหล่านี้ได้ง่ายเพราะหลุมดำทรงพลังที่เพิ่มความอบอุ่นให้ฝุ่นทำให้มันเรืองแสงในแสงอินฟราเรด
มุมมองแบบซูมเข้าของส่วนหนึ่งของการสำรวจท้องฟ้าทั้งหมดจาก WISE แสดงชุดของผู้สมัครควาซาร์ เครดิตรูปภาพ: NASA / JPL-Caltech / UCLA
“ เรามีหลุมดำจนมุม” Daniel Stern จาก Jet Propulsion Laboratory ของนาซ่าปาซาดีนาแคลิฟอร์เนียผู้เขียนนำการศึกษาหลุมดำ WISE และนักวิทยาศาสตร์โครงการสำหรับภารกิจหลุมดำแห่งใหม่ของนาซ่ากล้องโทรทรรศน์กล้องโทรทรรศน์รังสีนิวเคลียร์ NuSTAR) “ WISE กำลังค้นหาพวกเขาข้ามฟากฟ้าในขณะที่ NuSTAR มอบรูปลักษณ์ใหม่ทั้งหมดให้กับรังสีเอกซ์พลังงานสูงและการเรียนรู้สิ่งที่ทำให้พวกเขาติ๊ก”
ในรายงาน WISE อีกสองฉบับนักวิจัยรายงานการค้นพบว่าเป็นหนึ่งในกาแลคซีที่สว่างที่สุดซึ่งเป็นหนึ่งในเป้าหมายหลักของภารกิจ จนถึงตอนนี้พวกเขาได้ระบุผู้สมัครประมาณ 1,000 คน
วัตถุที่รุนแรงเหล่านี้สามารถเปล่งแสงมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราได้มากกว่า 100 ล้านล้านเท่า อย่างไรก็ตามพวกมันมีฝุ่นมากจนปรากฏในช่วงความยาวคลื่นที่ยาวที่สุดของแสงอินฟราเรดที่ถูกจับโดย WISE กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ของนาซ่าติดตามการค้นพบในรายละเอียดมากขึ้นและช่วยแสดงให้เห็นว่านอกเหนือจากการเป็นเจ้าภาพหลุมดำมวลมหาศาลที่ว่างบนก๊าซและฝุ่นละอองแล้วสุนัข DOG เหล่านี้ก็กำลังยุ่งอยู่กับการค้นพบดาวดวงใหม่
Peter Eisenhardt ผู้เขียนนำกระดาษบนกาแลคซีที่สว่างและเต็มไปด้วยฝุ่นและนักวิทยาศาสตร์โครงการ WISE ที่ JPL กล่าว “ เรายังเห็นหลักฐานว่าผู้สร้างแผ่นเสียงเหล่านี้อาจก่อตัวหลุมดำของพวกเขาก่อนที่ดาวฤกษ์ของพวกเขาจะมีจำนวนมาก 'ไข่' อาจมาก่อน 'ไก่'”
วัตถุเหล่านี้มากกว่า 100 ชิ้นซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 10 พันล้านปีแสงได้รับการยืนยันโดยใช้ W.M Keck Observatory บน Mauna Kea, Hawaii รวมถึง Gemini Observatory ในชิลี, กล้องโทรทรรศน์ Hale ขนาด 200 นิ้วของ Palomar ที่อยู่ใกล้ San Diego และหอดูดาว Mirror Mirror หลายแห่งใกล้ Tucson, Ariz
การสำรวจ WISE รวมกับข้อมูลที่ความยาวคลื่นอินฟาเรดที่ยาวนานขึ้นจากหอสังเกตการณ์ Submillimeter ของ Caltech บนยอดภูเขาไฟ Mauna Kea เปิดเผยว่ากาแลคซีสุดขั้วเหล่านี้ร้อนกว่ากาแลคซีสว่างอินฟราเรดอื่นถึงสองเท่า ทฤษฎีหนึ่งก็คือฝุ่นของพวกเขากำลังร้อนจากการระเบิดของกิจกรรมที่ทรงพลังจากหลุมดำมวลมหาศาล
“ เราอาจจะได้เห็นระยะใหม่ที่หายากในวิวัฒนาการของกาแลคซี” จิงเว่ยหวู่ของ JPL ผู้เขียนนำการศึกษาเกี่ยวกับการสังเกตการณ์ในระดับมิลลิเมตร บทความทั้งสามนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Astrophysical Journal
บทความวารสารทางเทคนิคทั้งสามฉบับรวมถึง PDF สามารถดูได้ที่ http://arxiv.org/abs/1205.0811, http://arxiv.org/abs/1208.5517 และ http://arxiv.org/abs/1208.5518
คำบรรยายภาพนำ: จากการสำรวจอินฟราเรดทั่วทั้งท้องฟ้านักสำรวจอินฟราเรดในทุ่งนาของไวซ่าหรือ WISE ได้ระบุผู้สมัครควาซาร์หลายล้านคน เครดิตรูปภาพ: NASA / JPL-Caltech / UCLA
