Berpesta di lubang hitam yang terperangkap di jaring laba-laba galaksi

• Para astronom mengamati selama lebih dari 8 hari untuk mencari lubang hitam di sekitar galaksi ‘Jaring Laba-laba'[{” 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 protocluster Spiderweb, tim peneliti mengamatinya dengan Chandra selama lebih dari delapan hari. Di panel utama grafik ini, gambar komposit dari protocluster Web Laba-laba menunjukkan sinar-X yang terdeteksi oleh Chandra (juga dalam warna ungu), yang digabungkan dengan data optik dari Teleskop Subaru di Mauna Kea di Hawaii (merah, hijau, dan putih). Gambar besar berukuran 11,3 juta tahun cahaya.

Menemukan 14 mata air Chandra. Kredit foto: X-ray: 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 dalam gambar Chandra yang baru dan dalam. Sumber sinar-X ini menunjukkan adanya material yang jatuh pada lubang hitam supermasif, ratusan juta kali lebih masif dari Matahari. Protocluster Spiderweb ada pada zaman di alam semesta yang oleh para astronom disebut “siang kosmik.” Para ilmuwan telah menemukan bahwa selama waktu ini – sekitar 3 miliar tahun setelah Big Bang – lubang hitam dan galaksi mengalami pertumbuhan yang ekstrem.

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

Menemukan 14 mata air Chandra. Kredit foto: X-ray: 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 berkembang pesat di protocluster Spiderweb. Salah satu penyebabnya adalah tingginya tingkat tabrakan dan interaksi antar galaksi yang mengalirkan gas ke lubang hitam di pusat setiap galaksi, menyediakan sejumlah besar bahan untuk dikonsumsi. Penjelasan lain adalah bahwa protocluster masih mengandung sejumlah besar gas dingin yang lebih 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.

Sebuah artikel yang menjelaskan hasil ini telah diterima untuk dipublikasikan di jurnal astronomi dan astrofisika. Penulis pertama adalah Paolo Tozzi dari Institut Nasional untuk Astrofisika di Arcetri, Italia.

Referensi: “The 700 km Chandra Spider Web Field I: Bukti aktivitas nuklir yang meluas di protocluster” oleh 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 dan A. Saro , 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.