Sich an Schwarzen Löchern ergötzen, die in einem galaktischen Spinnennetz gefangen sind

• Um nach Schwarzen Löchern rund um die „Spinnennetz“-Galaxie zu suchen, beobachteten Astronomen mehr als 8 Tage lang mit[{“ 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.

Um nach wachsenden Schwarzen Löchern im Spiderweb-Protocluster zu suchen, beobachtete ein Forscherteam ihn mehr als acht Tage lang mit Chandra. Im Hauptfeld dieser Grafik zeigt ein zusammengesetztes Bild des Spiderweb-Protoclusters Röntgenstrahlen, die von Chandra entdeckt wurden (ebenfalls in Lila), die mit optischen Daten des Subaru-Teleskops auf Mauna Kea in Hawaii (rot, grün und weiß) kombiniert wurden. . Das große Bild hat einen Durchmesser von 11,3 Millionen Lichtjahren.

14 Quellen von Chandra entdeckt. Kredit: Röntgen: NASA/CXC/INAF/P. Tozzi et al.; Optik (Subaru): NAOJ/NINS; Optik (HST): NASA/STScI

Die meisten „Flecken“ im optischen Bild sind Protocluster-Galaxien, von denen 14 in Chandras neuem tiefen Bild entdeckt wurden. Diese Röntgenquellen offenbaren das Vorhandensein von Materie, die auf supermassereiche Schwarze Löcher fällt, die hunderte Millionen Mal mehr Masse als die Sonne haben. Der Spiderweb-Protocluster existiert zu einer Zeit im Universum, die Astronomen als „kosmischen Mittag“ bezeichnen. Wissenschaftler fanden heraus, dass in dieser Zeit – etwa 3 Milliarden Jahre nach dem Urknall – Schwarze Löcher und Galaxien ein extremes Wachstum erlebten.

Das Spinnennetz scheint sogar die hohen Standards dieser aktiven Periode des Universums zu übertreffen. Die 14 von Chandra entdeckten Quellen (im Bild unten eingekreist) deuten darauf hin, dass etwa 25 % der massereichsten Galaxien aktiv wachsende Schwarze Löcher enthalten. Dies ist zwischen fünf- und zwanzigmal höher als der Anteil, der für andere Galaxien ähnlichen Alters und mit ungefähr demselben Massenbereich gefunden wurde.

14 Quellen von Chandra entdeckt. Kredit: Röntgen: NASA/CXC/INAF/P. Tozzi et al.; Optik (Subaru): NAOJ/NINS; Optik (HST): NASA/STScI

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass bestimmte Umweltfaktoren für die große Anzahl schnell wachsender schwarzer Löcher im Spiderweb-Protocluster verantwortlich sind. Eine Ursache könnte sein, dass eine hohe Rate von Kollisionen und Wechselwirkungen zwischen Galaxien Gas zu den Schwarzen Löchern im Zentrum jeder Galaxie spült und große Mengen an Materie zum Verbrauch bereitstellt. Eine andere Erklärung ist, dass der Protocluster immer noch große Mengen an kaltem Gas enthält, das leichter von a verbraucht werden kann[{“ 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.

Ein Artikel, der diese Ergebnisse beschreibt, wurde zur Veröffentlichung in der Zeitschrift akzeptiert Astronomie und Astrophysik. Erstautor ist Paolo Tozzi vom National Institute of Astrophysics in Arcetri, Italien.

Referenz: „The 700 ks Chandra Spiderweb Field I: Evidence for weit verbreitete nukleare Aktivität im Protocluster“ von P. Tozzi, L. Pentericci, R. Gilli, M. Pannella, F. Fiore, G. Miley, M. Nonino, HJA Rottgering, V. Strazzullo, CS Anderson, S. Borgani, A. Calabro‘, C. Carilli, H. Dannerbauer, L. Di Mascolo, C. Feruglio, R. Gobat, S. Jin, A. Liu, T Mroczkowski, C. Norman, E. Rasia, P. Rosati und A. Saro, angenommen, Astronomie und Astrophysik.
arXiv:2203.02208

Das Marshall Space Flight Center der NASA verwaltet das Chandra-Programm. Das Chandra X-ray Center des Smithsonian Astrophysical Observatory kontrolliert den wissenschaftlichen Betrieb von Cambridge, Massachusetts, und den Flugbetrieb von Burlington, Massachusetts.