Feier der im galaktischen Spinnennetz entdeckten Schwarzen Löcher

Abbildung des Schwarzen Lochs. Bildnachweis: Aurore Simonnet und Goddard Space Flight Center der NASA

• Um nach Schwarzen Löchern rund um die „Spinnennetz“-Galaxie zu suchen, haben Astronomen mehr als 8 Tage lang beobachtet[{“ 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 den wachsenden Schwarzen Löchern im Cluster der Protozoenspinne zu suchen, beobachtete ein Forscherteam sie mehr als acht Tage lang mit Chandra. Im Hauptfeld dieser Grafik zeigt ein zusammengesetztes Bild der elementaren Spinnennetz-Anordnung die von Chandra entdeckten Röntgenstrahlen (ebenfalls in Lila), kombiniert mit optischen Daten des Subaru-Teleskops auf Mauna Kea in Hawaii (rot, grün und Weiß). Das große Bild hat einen Durchmesser von 11,3 Millionen Lichtjahren.

14 von Chandra entdeckte Quellen. Bildnachweis: Röntgen: NASA/CXC/INAF/P. Tozzi ua Optisch (Subaru): NAOJ/NINS; Optisch (HST): NASA/STSCI

Die meisten „Kleckse“ im optischen Bild sind Galaxien im Protocluster, darunter 14, die im neuen tiefen Bild von Chandra entdeckt wurden. Diese Röntgenquellen offenbaren das Vorhandensein von Materie, die auf supermassereiche Schwarze Löcher fällt, die Hunderte von Millionen Mal die Masse der Sonne enthalten. Der Proto-Web-Cluster existiert in einer Ära des Universums, die Astronomen als „kosmischen Mittag“ bezeichnen. Wissenschaftler fanden heraus, dass während dieser Zeit – etwa 3 Milliarden Jahre nach dem Urknall – Schwarze Löcher und Galaxien ein explosives Wachstum erlebten.

Das Spinnennetz scheint die hohen Standards dieser aktiven Periode im Universum zu übertreffen. Die 14 von Chandra entdeckten Quellen (im Bild unten eingekreist) weisen darauf hin, dass etwa 25 % der massereichen Galaxien aktiv wachsende Schwarze Löcher enthalten. Dies ist zwischen fünfundzwanzig Mal höher als der Anteil, der in anderen Galaxien mit ungefähr ähnlichem Alter und Massenbereich gefunden wird.

14 von Chandra entdeckte Quellen. Bildnachweis: Röntgen: NASA/CXC/INAF/P. Tozzi ua Optisch (Subaru): NAOJ/NINS; Optisch (HST): NASA/STSCI

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass einige Umweltfaktoren für die große Anzahl schnell wachsender schwarzer Löcher im Protocluster des Spinnennetzes verantwortlich sind. Ein Grund könnte sein, dass die hohe Rate an Kollisionen und Wechselwirkungen zwischen Galaxien das Gas zu den Schwarzen Löchern im Zentrum jeder Galaxie schwemmt, wodurch große Mengen an Material für den Verbrauch freigesetzt werden. Eine andere Erklärung ist, dass der Proto-Cluster immer noch große Mengen an kaltem Gas enthält, das leicht von a verbraucht wird[{“ 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 angenommen Astronomie und Astrophysik. Erstautor ist Paolo Tozzi vom National Institute of Astrophysics in Artre, Italien.

Referenz: „700 ks Chandra Spiderweb Field I: Evidence for Extensive Nuclear Activity in the Primary Group“ Von 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.; Blei, b. Rosati und A. Saroo, 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.