Aktive SMBHs im Spiderweb-Protocluster. (NASA/CXC/INAF/P. Tozzi et al./NAOJ/NINS/STScI) Neue Bilder des Spiderweb-Protohaufens aus Galaxien zeigen eine ungewöhnlich hohe Anzahl aktiver supermassereicher Galaxien Schwarze Löcher .
Daten des Chandra-Röntgenobservatoriums, die über einen Zeitraum von acht Tagen gesammelt wurden, zeigen, dass im Volumen des untersuchten Weltraums 14 Schwarze Löcher im Herzen der Galaxien, darunter die Spinnennetzgalaxie im Zentrum des Protohaufens, gierig Material aus dem Weltraum verschlingen um sie herum.
Dies ist eine viel höhere Rate als in anderen, ähnlichen Weltraumvolumina, was darauf hindeutet, dass bis zu einem Viertel der massereichsten Galaxien im Babyhaufen von aktiv wachsenden Schwarzen Löchern umgeben sind.
Der Spiderweb-Protocluster, benannt nach der Spiderweb-Galaxie in seinem Zentrum, ist ein wachsender Galaxienhaufen, dessen Licht 10,6 Milliarden Lichtjahre zurückgelegt hat, um uns zu erreichen. Es geht auf einen Zeitraum in der kosmischen Zeit zurück, der als „Kosmischer Mittag“ bekannt ist – ein kurzer Zeitraum etwa 2-3 Milliarden Jahre nach dem Urknall in dem Galaxien mit rasanter Geschwindigkeit Sterne bildeten.
Heute hätte sich der Spiderweb-Haufen, wo auch immer er sich befindet, zu einem massiven, stabilen, gravitativ gebundenen Galaxienhaufen entwickelt.
Die Untersuchung solcher Cluster, während sie sich noch in den frühen Stadien ihrer Entstehung befinden, sollte Einblicke in die Entwicklung der großräumigen Struktur des Universums liefern. Es kann uns auch mehr über die Prozesse verraten, die die Sternentstehungsraten und Supermasse beeinflussen schwarzes Loch (SMBH)-Aktivität in Mitgliedern von Galaxienhaufen.
Die 14 aktiven SMBHs, mit der Spinnennetz-Galaxie im Zentrum. (NASA/CXC/INAF/P. Tozzi et al./NAOJ/NINS/STScI)
Aber wir wissen nicht wirklich, wie sich Galaxienhaufen entwickeln, daher ist es schwierig festzustellen, welche Gruppen echte Protohaufen sind und welche sich wahrscheinlich nicht ändern werden. Aus diesem Grund suchen Wissenschaftler nach ungewöhnlichen, interessanten Zielen, die eine mit der Evolution verbundene Aktivität aufweisen und über mehrere Wellenlängen hinweg bestätigt werden.
Die Chandra-Beobachtungen des Spiderweb-Protoclusters waren Teil dieses Prozesses. Wenn ein SMBH aktiv Material ansammelt, injiziert der Prozess Energie, die als „ Rückmeldung ' in die Galaxie um ihn herum, was wiederum einen massiven Einfluss auf die Sternentstehung hat.
Ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung des Astrophysikers Paolo Tozzi vom Nationalen Institut für Astrophysik in Italien richtete das Teleskop auf den Haufen, um nach der verräterischen Röntgenemission von supermassereichen Schwarzen Löchern zu suchen.
Obwohl die Schwarzen Löcher selbst kein Licht abgeben, ist die Akkretion so energiereich, dass sie hochenergetisches Licht durch das Universum schickt. Das hat das Team festgestellt. In einer Region des Weltraums mit einem Durchmesser von etwa 11,3 Millionen Lichtjahren wurde beobachtet, dass 14 der Galaxien im Protohaufen Röntgenstrahlen aussenden, was darauf hindeutet, dass ihre SMBHs aktiv sind.
Ein Multiwellenlängenbild der Spinnennetzgalaxie. (NASA/CXC/INAF/P. Tozzi et al./NAOJ/NINS/STScI)
Dies ist viel höher als bei anderen, ähnlichen Weltraumproben derselben Epoche mit derselben Bandbreite an Galaxienmassen. Bis zu 25 Prozent der massereichsten Galaxien im Protohaufen könnten aktive supermassereiche Schwarze Löcher haben, fanden die Forscher heraus. Das ist fünf- bis 20-mal höher als bei anderen Proben.
Dies könnte interessante Auswirkungen auf unser Verständnis darüber haben, wie Galaxienhaufen wachsen und die Galaxienbildung und -entwicklung beeinflussen. Der Befund deutet darauf hin, dass es in der Umgebung des Spiderweb-Protoclusters etwas Spezifisches gibt, das die Aktivität supermassiver Schwarzer Löcher auslöst.
Es ist unklar, was dieser Umweltfaktor sein könnte. Es ist möglich, dass die Gravitationswechselwirkungen zwischen den Galaxien Materie bewegen und sie in Richtung der galaktischen Zentren spülen, wo sie von den Schwarzen Löchern verschlungen werden kann.
Eine andere Möglichkeit, so die Forscher, bestehe darin, dass der Protocluster irgendwie eine große Menge an kaltem Gas zurückgehalten habe, das für die Schwarzen Löcher leichter anzusammeln sei als das heiße Gas, das wir in nahegelegenen Galaxienhaufen sehen. Oder vielleicht ist eine Kombination mehrerer Faktoren im Spiel.
Daten von Instrumenten, die in verschiedene Wellenlängen sehen können, darunter das Hubble-Weltraumteleskop, sollten helfen, etwas Licht (ha ha) in dieses Rätsel zu bringen, sagten die Forscher.
„Durch die Nutzung des verfügbaren Multiwellenlängen-Datensatzes im Spiderweb-Feld planen wir, die Eigenschaften der Mitglieder des Röntgen-Protoclusters weiter zu erforschen, um den physikalischen Hauptmechanismus zu untersuchen, der für die Auslösung der Röntgenemission verantwortlich ist.“ sie schrieben in ihrer Zeitung .
Die Forschung wurde angenommen Astronomie und Astrophysik , und ist verfügbar unter arXiv .