NuSTAR undersøger forvirrende galaksefusion

Et supermassivt sort hul inde i en lille galakse udfordrer videnskabsmænds ideer om, hvad der sker, når to galakser bliver til én.

Was 49 er navnet på et system bestående af en stor disk galakse, kaldet Was 49a, fusionerer med en meget mindre "dværg" galakse kaldet Was 49b. Dværggalaksen roterer inden for den større galakses skive, omkring 26, 000 lysår fra centrum. Takket være NASA's Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) mission, forskere har opdaget, at dværggalaksen er så lysende i højenergirøntgenstråler, det skal være vært for et supermassivt sort hul, der er meget større og kraftigere end forventet.

"Dette er et helt unikt system og er i modstrid med, hvad vi forstår af galaksefusioner, " sagde Nathan Secrest, hovedforfatter af undersøgelsen og postdoktor ved U.S. Naval Research Laboratory i Washington.

Data fra NuSTAR og Sloan Digital Sky Survey tyder på, at massen af ​​dværggalaksens sorte hul er enorm, sammenlignet med galakser af samme størrelse, på mere end 2 procent af galaksens egen masse.

"Vi troede ikke, at dværggalakser var vært for supermassive sorte huller så store, "Secrest sagde." Dette sorte hul kan være hundredvis af gange mere massivt end hvad vi ville forvente for en galakse af denne størrelse, afhængigt af hvordan galaksen udviklede sig i forhold til andre galakser. "

Dværggalaksens sorte hul er motoren i en aktiv galaktisk kerne (AGN), et kosmisk fænomen, hvor ekstrem højenergistråling bryder frem, da et sort hul sluger gas og støv. Denne særlige AGN ser ud til at være dækket af en donut-formet struktur lavet af gas og støv. NASAs Chandra- og Swift-missioner blev brugt til yderligere at karakterisere røntgenstrålingen.

Normalt, når to galakser begynder at smelte sammen, den større galakses centrale sorte hul bliver aktiv, grådigt sluger gas og støv, og udspyger højenergirøntgenstråler, når stof bliver omdannet til energi. Det er fordi, når galakser nærmer sig hinanden, deres tyngdekraftsinteraktioner skaber et drejningsmoment, der fører gas ind i den større galakses centrale sorte hul. Men i dette tilfælde, den mindre galakse er vært for et mere lysende AGN med et mere aktivt supermassivt sort hul, og den større galakses centrale sorte hul er relativt stille.

Et optisk billede af Was 49-systemet, kompileret ved hjælp af observationer fra Discovery Channel Telescope i Happy Jack, Arizona, bruger de samme farvefiltre som Sloan Digital Sky Survey. Da Was 49 er så langt væk, disse farver er optimeret til at adskille stærkt ioniseret gasemission, såsom det lyserøde område omkring det fødende supermassive sorte hul, fra normalt stjernelys, vist med grønt. Dette gjorde det muligt for astronomer at bestemme størrelsen af ​​dværggalaksen, der er vært for det supermassive sorte hul, mere præcist.

Den lyserøde emission skiller sig ud i et nyt billede på grund af den intense ioniserende stråling, der udgår fra den kraftige AGN. Begravet i dette område med intens ionisering er en svag samling stjerner, menes at være en del af galaksen omkring det enorme sorte hul. Disse slående træk ligger i udkanten af ​​den meget større spiralgalakse Was 49a, som fremstår grønlig på billedet på grund af afstanden til galaksen og de anvendte optiske filtre.

Forskere forsøger stadig at finde ud af, hvorfor det supermassive sorte hul i dværggalaksen Was 49b er så stort. Det kan allerede have været stort, før fusionen begyndte, eller det kan være vokset i den meget tidlige fase af fusionen.

"Denne undersøgelse er vigtig, fordi den kan give ny indsigt i, hvordan supermassive sorte huller dannes og vokser i sådanne systemer, "Secrest sagde." Ved at undersøge systemer som dette, vi kan finde spor om, hvordan vores egen galakses supermassive sorte hul blev dannet."

Om flere hundrede millioner år, de sorte huller i de store og små galakser vil smelte sammen til et enormt dyr.