Celebra los agujeros negros atrapados en la red galáctica

• Para buscar agujeros negros alrededor de la galaxia «Spiderweb», los astrónomos han estado observando durante más de 8 días con[{» 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.

Para buscar agujeros negros en crecimiento en el protocúmulo Spiderweb, un equipo de investigadores lo observó durante más de ocho días con Chandra. En el panel principal de este gráfico, una imagen compuesta del protocúmulo Spiderweb muestra rayos X detectados por Chandra (también en púrpura) que se han combinado con datos ópticos del telescopio Subaru en Mauna Kea en Hawai (rojo, verde y blanco) . La imagen grande tiene 11,3 millones de años luz de ancho.

14 fuentes encontradas por Chandra. Crédito: Rayos X: NASA/CXC/INAF/P. Tozzi et al; Óptico (Subaru): NAOJ / NINS; Óptica (HST): NASA / STScI

La mayoría de las «manchas» en la imagen óptica son galaxias en el protocúmulo, incluidas 14 que se han detectado en la nueva imagen profunda de Chandra. Estas fuentes de rayos X revelan la presencia de material que cae en agujeros negros supermasivos que contienen cientos de millones de veces más masa que el Sol. El protocúmulo Spiderweb existe en una época del Universo a la que los astrónomos se refieren como «mediodía cósmico». Los científicos descubrieron que durante este período, unos 3.000 millones de años después del Big Bang, los agujeros negros y las galaxias estaban experimentando un crecimiento extremo.

La Web parece superar los altos estándares de incluso este período activo en el Universo. Las 14 fuentes detectadas por Chandra (encerradas en un círculo en la imagen de abajo) implican que alrededor del 25% de las galaxias más masivas contienen agujeros negros en crecimiento activo. Esto es entre cinco y veinte veces mayor que la fracción encontrada para otras galaxias de edad similar y con aproximadamente el mismo rango de masas.

14 fuentes encontradas por Chandra. Crédito: Rayos X: NASA/CXC/INAF/P. Tozzi et al; Óptico (Subaru): NAOJ / NINS; Óptica (HST): NASA / STScI

Estos resultados sugieren que algunos factores ambientales son responsables de la gran cantidad de agujeros negros de rápido crecimiento en el protocúmulo Spiderweb. Una causa podría ser que una alta tasa de colisiones e interacciones entre galaxias esté empujando el gas hacia los agujeros negros en el centro de cada galaxia, proporcionando grandes cantidades de material para consumir. Otra explicación es que el protocúmulo todavía contiene grandes cantidades de gas frío que es consumido más fácilmente por un[{» 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.

Un artículo que describe estos hallazgos fue aceptado para su publicación en la revista Astronomía y Astrofísica. El primer autor es Paolo Tozzi del Instituto Nacional de Astrofísica de Arcetri, en Italia.

Referencia: «The 700 ks Chandra Spiderweb Field I: evidencia de actividad nuclear difundida en el Protocluster» por 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 y A. Saro, Aceptada, Astronomía y Astrofísica.
arXiv: 2203.02208

El Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA opera el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsonian supervisa las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.