Celebrazione dei buchi neri scoperti nella ragnatela galattica

Illustrazione del buco nero. Credito: Aurore Simonnet e Goddard Space Flight Center della NASA

  • Per cercare buchi neri intorno alla galassia “Spiderweb”, gli astronomi hanno osservato per più di 8 giorni[{” 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.
Spiderweb Galaxy Field Annotated

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.

Per cercare i buchi neri in crescita nell’ammasso del ragno protozoico, un team di ricercatori lo ha osservato per più di otto giorni con Chandra. Nel pannello principale di questo grafico, un’immagine composita dell’array Spiderweb elementare mostra i raggi X scoperti da Chandra (anche in viola) combinati con i dati ottici del telescopio Subaru a Mauna Kea alle Hawaii (rosso, verde e bianco). L’immagine grande misura 11,3 milioni di anni luce.

campo di galassie ragno

14 fonti scoperte da Chandra. Credito: raggi X: NASA/CXC/INAF/P. Tozzi et al.. Ottico (Subaru): NAOJ/NINS; Ottico (HST): NASA/STSCI

La maggior parte delle “macchie” nell’immagine ottica sono galassie nel protocluster, di cui 14 scoperte nella nuova immagine profonda di Chandra. Queste sorgenti di raggi X rivelano la presenza di materia che cade verso buchi neri supermassicci che contengono centinaia di milioni di volte la massa del Sole. Il cluster proto-web esiste in un’era dell’universo che gli astronomi chiamano il “mezzogiorno cosmico”. Gli scienziati hanno scoperto che durante questo periodo – circa 3 miliardi di anni dopo il Big Bang – i buchi neri e le galassie stavano vivendo una crescita esplosiva.

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La Ragnatela sembra superare gli elevati standard di questo periodo attivo nell’universo. Le 14 sorgenti scoperte da Chandra (cerchiate nell’immagine sotto) indicano che circa il 25% delle galassie massicce contiene buchi neri in crescita attiva. Questo è tra venticinque volte superiore alla frazione trovata in altre galassie di età e gamma di massa più o meno simili.

fonti di ragno

14 fonti scoperte da Chandra. Credito: raggi X: NASA/CXC/INAF/P. Tozzi et al.. Ottico (Subaru): NAOJ/NINS; Ottico (HST): NASA/STSCI

Questi risultati indicano che alcuni fattori ambientali sono responsabili del gran numero di buchi neri in rapida crescita nel protocluster della ragnatela. Una delle ragioni potrebbe essere che l’alto tasso di collisioni e interazioni tra le galassie spinge il gas verso i buchi neri al centro di ciascuna galassia, liberando grandi quantità di materiale per il consumo. Un’altra spiegazione è che il proto-cluster contiene ancora grandi quantità di gas freddo che viene facilmente consumato da a[{” attribute=””>black hole than hot gas (this cold gas would be heated as the protocluster evolves into a galaxy cluster).

Feasting Black Holes Caught in Galactic Spiderweb

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 documento che descrive questi risultati è stato accettato per la pubblicazione sulla rivista Astronomia e astrofisica. Il primo autore è Paolo Tozzi dell’Istituto Nazionale di Astrofisica di Artre, Italia.

Riferimento: “700 ks Chandra Spiderweb Field I: Evidence for Extensive Nuclear Activity in the Primary Group” di 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.; piombo, b. Rosati e A. Saroo, accettato, Astronomia e astrofisica.
arXiv: 2203.02208

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Il Marshall Space Flight Center della NASA gestisce il programma Chandra. Il Chandra X-ray Center dello Smithsonian Astrophysical Observatory controlla le operazioni scientifiche da Cambridge, Massachusetts, e le operazioni di volo da Burlington, Massachusetts.

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