Viering van zwarte gaten ontdekt in het galactische spinnenweb

• Om zwarte gaten rond het “Spinnenweb”-stelsel te zoeken, hebben astronomen al meer dan 8 dagen geobserveerd[{” attribute=””>NASA’s Chandra X-ray Observatory.
• Chandra revealed 14 actively growing supermassive black holes — a much higher rate than other similar samples.
• The difference may be caused by collisions between galaxies in the forming cluster or by an excess of colder gas.
• The “Spiderweb” gets its nickname from its appearance in some optical light images.

Credit: X-ray: NASA/CXC/INAF/P. Tozzi et al; Optical (Subaru): NAOJ/NINS; Optical (HST): NASA/STScI

Often, a spiderweb conjures the idea of captured prey soon to be consumed by a waiting predator. In the case of the “Spiderweb” protocluster, however, objects that lie within a giant cosmic web are feasting and growing, according to data from NASA’s Chandra X-ray Observatory.

The Spiderweb galaxy, officially known as J1140-2629, gets its nickname from its web-like appearance in some optical light images. This likeness can be seen in the inset box where data from NASA’s Hubble Space Telescope shows galaxies in orange, white, and blue, and data from Chandra is in purple. Located about 10.6 billion light years from Earth, the Spiderweb galaxy is at the center of a protocluster, a growing collection of galaxies and gas that will eventually evolve into a galaxy cluster.

Om te zoeken naar groeiende zwarte gaten in het cluster van de protozoaire spin, observeerde een team van onderzoekers het gedurende meer dan acht dagen met Chandra. In het hoofdpaneel van deze afbeelding toont een samengestelde afbeelding van de elementaire Spiderweb-array de röntgenröntgenstralen ontdekt door Chandra (ook in paars) gecombineerd met optische gegevens van de Subaru-telescoop op Mauna Kea in Hawaï (rood, groen en wit). De grote afbeelding is 11,3 miljoen lichtjaar in doorsnede.

14 bronnen ontdekt door Chandra. Credit: Röntgenfoto: NASA/CXC/INAF/P. Tozzi et al. Optisch (Subaru): NAOJ/NINS; Optisch (HST): NASA/STSCI

De meeste “blobs” in de optische afbeelding zijn melkwegstelsels in de protocluster, waaronder 14 melkwegstelsels die zijn ontdekt in de nieuwe diepe afbeelding van Chandra. Deze röntgenbronnen onthullen de aanwezigheid van materie die valt in de richting van superzware zwarte gaten die honderden miljoenen keren de massa van de zon bevatten. De proto-webcluster bestaat in een tijdperk van het universum dat astronomen de ‘kosmische middag’ noemen. Wetenschappers ontdekten dat gedurende deze tijd – ongeveer 3 miljard jaar na de oerknal – zwarte gaten en sterrenstelsels een explosieve groei doormaakten.

Het Spiderweb lijkt de verheven normen van deze actieve periode in het universum te overtreffen. De 14 bronnen die door Chandra zijn ontdekt (omcirkeld in de afbeelding hieronder) geven aan dat ongeveer 25% van de massieve sterrenstelsels actief groeiende zwarte gaten bevat. Dit is tussen de vijfentwintig keer hoger dan de fractie die wordt gevonden in andere sterrenstelsels van ongeveer dezelfde leeftijd en massabereik.

14 bronnen ontdekt door Chandra. Credit: Röntgenfoto: NASA/CXC/INAF/P. Tozzi et al. Optisch (Subaru): NAOJ/NINS; Optisch (HST): NASA/STSCI

Deze resultaten geven aan dat sommige omgevingsfactoren verantwoordelijk zijn voor het grote aantal snelgroeiende zwarte gaten in de protocluster van het spinnenweb. Een reden kan zijn dat het hoge aantal botsingen en interacties tussen sterrenstelsels het gas naar de zwarte gaten in het centrum van elk sterrenstelsel drijft, waardoor grote hoeveelheden materiaal voor consumptie vrijkomen. Een andere verklaring is dat de proto-cluster nog steeds grote hoeveelheden koud gas bevat dat gemakkelijk kan worden geconsumeerd door een[{” attribute=””>black hole than hot gas (this cold gas would be heated as the protocluster evolves into a galaxy cluster).

Close up. Credit: X-ray: NASA/CXC/INAF/P. Tozzi et al; Optical (Subaru): NAOJ/NINS; Optical (HST): NASA/STScI

A detailed study of Hubble data may provide important clues about the reasons for the large number of rapidly growing black holes in the Spiderweb protocluster. Extending this work to other protoclusters would also require the sharp X-ray vision of Chandra.

Een paper waarin deze bevindingen worden beschreven, is geaccepteerd voor publicatie in het tijdschrift Astronomie en astrofysica. De eerste auteur is Paolo Tozzi van het National Institute of Astrophysics in Artre, Italië.

Referentie: “700 ks Chandra Spiderweb Field I: Bewijs voor uitgebreide nucleaire activiteit in de primaire groep” door P. Tozzi, L. Pintericci, R. Gilli, M. Pannella, F. Fiore, G. Miley, M. Nonino, HJA Rottgering, V. Strazzullo, C. Anderson, S. Borgani, A. Calabro’, C. Carilli, H. Dannerbauer, L. Di Mascolo, C. Feruglio, R. Gobat, S. Jin, A. Liu, T. Mroczkowski Norman, E.; schietlood, geb. Rosati en A. Saroo, geaccepteerd, Astronomie en astrofysica.
arXiv: 2203.02208

NASA’s Marshall Space Flight Center beheert het Chandra-programma. Het Chandra X-ray Center van het Smithsonian Astrophysical Observatory bestuurt wetenschappelijke operaties vanuit Cambridge, Massachusetts, en vluchtoperaties vanuit Burlington, Massachusetts.