Perayaan lubang hitam yang ditemukan di jaring laba-laba galaksi

Ilustrasi lubang hitam. Kredit: Aurore Simonnet dan Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA

• Untuk mencari lubang hitam di sekitar galaksi “Spiderweb”, para astronom telah mengamati selama lebih dari 8 hari[{” 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.

Untuk mencari lubang hitam yang tumbuh di cluster laba-laba protozoa, tim peneliti mengamatinya selama lebih dari delapan hari dengan Chandra. Di panel utama grafik ini, gambar komposit dari susunan elemen Spiderweb menunjukkan sinar-X sinar-X yang ditemukan oleh Chandra (juga dalam warna ungu) dikombinasikan dengan data optik dari Teleskop Subaru di Mauna Kea di Hawaii (merah, hijau dan putih). Gambar besar berukuran 11,3 juta tahun cahaya.

14 sumber ditemukan oleh Chandra. Kredit: Sinar-X: NASA/CXC/INAF/P. Tozzi dkk.Optik (Subaru): NAOJ/NINS; Optik (HST): NASA/STSCI

Sebagian besar “gumpalan” dalam gambar optik adalah galaksi di protocluster, termasuk 14 yang ditemukan di gambar dalam Chandra yang baru. Sumber sinar-X ini mengungkapkan keberadaan materi yang jatuh ke lubang hitam supermasif yang berisi ratusan juta kali massa Matahari. Gugus proto-web ada di era alam semesta yang oleh para astronom disebut sebagai “siang kosmik”. Para ilmuwan menemukan bahwa selama waktu ini – sekitar 3 miliar tahun setelah Big Bang – lubang hitam dan galaksi mengalami pertumbuhan eksplosif.

Jaring laba-laba tampaknya melampaui standar tinggi dari periode aktif di alam semesta ini. 14 sumber yang ditemukan oleh Chandra (dilingkari pada gambar di bawah) menunjukkan bahwa sekitar 25% galaksi masif mengandung lubang hitam yang tumbuh aktif. Ini antara dua puluh lima kali lebih tinggi daripada fraksi yang ditemukan di galaksi lain dengan rentang usia dan massa yang kira-kira sama.

14 sumber ditemukan oleh Chandra. Kredit: Sinar-X: NASA/CXC/INAF/P. Tozzi dkk.Optik (Subaru): NAOJ/NINS; Optik (HST): NASA/STSCI

Hasil ini menunjukkan bahwa beberapa faktor lingkungan bertanggung jawab atas sejumlah besar lubang hitam yang tumbuh dengan cepat di protocluster sarang laba-laba. Salah satu alasannya mungkin karena tingkat tabrakan dan interaksi antar galaksi yang tinggi menyapu gas menuju lubang hitam di pusat setiap galaksi, membebaskan sejumlah besar material untuk dikonsumsi. Penjelasan lain adalah bahwa proto-cluster masih mengandung sejumlah besar gas dingin yang mudah dikonsumsi oleh a[{” 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.

Makalah yang menjelaskan temuan ini telah diterima untuk dipublikasikan di jurnal Astronomi dan astrofisika. Penulis pertama adalah Paolo Tozzi dari Institut Nasional Astrofisika di Artre, Italia.

Referensi: “700 ks Chandra Spiderweb Bidang I: Bukti Aktivitas Nuklir Ekstensif di Grup Primer” Oleh 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.; tegak lurus, b. Rosati dan A. Saroo, diterima, Astronomi dan astrofisika.
arXiv: 2203.02208

Pusat Penerbangan Luar Angkasa Marshall NASA mengelola program Chandra. Chandra X-ray Center Smithsonian Astrophysical Observatory mengontrol operasi sains dari Cambridge, Massachusetts, dan operasi penerbangan dari Burlington, Massachusetts.