Spredt galaksehob fundet fundet skjult for almindeligt syn

MIT -forskere har afsløret en spredt ny galaksehob, der gemmer sig i almindeligt syn. Klyngen, der ligger kun 2,4 milliarder lysår fra Jorden, består af hundredvis af individuelle galakser og omgiver et ekstremt aktivt supermassivt sort hul, eller kvasar.

Den centrale kvasar går under navnet PKS1353-341 og er intens lys-så lys, at astronomer i årtier har observeret den på nattehimlen har antaget, at kvasaren var ganske alene i sit hjørne af universet, skinner ud som en enslig lyskilde fra midten af ​​en enkelt galakse.

Men som MIT -teamet rapporterer i dag i Astrofysisk Journal , kvasarens lys er så skarpt, at det har tilsløret hundredvis af galakser, der er samlet rundt om det.

I deres nye analyse, forskerne vurderer, at der er hundredvis af individuelle galakser i klyngen, hvilken, alt sagt, er omtrent lige så massiv som 690 billioner soler. Vores Mælkevejs galakse, til sammenligning, vejer omkring 400 milliarder solmasser.

Teamet beregner også, at kvasaren i midten af ​​klyngen er 46 milliarder gange lysere end solen. Dens ekstreme lysstyrke er sandsynligvis resultatet af en midlertidig fodringsvanvid:Da en enorm disk af materiale hvirvler rundt om kvasaren, store bidder af stof fra disken falder ind og fodrer den, får det sorte hul til at udstråle enorme mængder energi ud som lys.

"Dette kan være en kortvarig fase, som klynger går igennem, hvor det centrale sorte hul har et hurtigt måltid, bliver lys, og forsvinder derefter igen, "siger studieforfatter Michael McDonald, adjunkt i fysik i MIT's Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. "Det her kunne være et blip, som vi lige tilfældigvis så. Om en million år, det kan ligne en diffus fuzzball. "

McDonald og hans kolleger mener, at opdagelsen af ​​denne skjulte klynge viser, at der kan være andre lignende galaksehobe, der gemmer sig bag ekstremt lyse objekter, som astronomer har fejlkatalogiseret som enkelt lyskilder. Forskerne leder nu efter flere skjulte galaksehobe, hvilket kunne være vigtige spor til at estimere, hvor meget stof der er i universet, og hvor hurtigt universet ekspanderer.

Papirets medforfattere omfatter hovedforfatter og MIT-kandidatstuderende Taweewat Somboonpanyakul, Henry Lin fra Princeton University, Brian Stalder fra Large Synoptic Survey Telescope, og Antony Stark fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Fnug eller punkter

I 2012, McDonald og andre opdagede Phoenix -klyngen, en af ​​de mest massive og lysende galaksehobe i universet. Mysteriet for McDonald var, hvorfor denne klynge, som var så intenst lys og i et område på himlen, der let kan observeres, ikke var fundet før.

"Vi begyndte at spørge os selv, hvorfor vi ikke havde fundet det tidligere, fordi den er meget ekstrem i sine egenskaber og meget lys, "McDonald siger." Det er fordi vi havde forudfattede forestillinger om, hvordan en klynge skulle se ud. Og dette stemte ikke overens med det, så vi savnede det. "

For det meste, han siger, at astronomer har antaget, at galaksehobe ser "luftige ud, "afgiver et meget diffust signal i røntgenbåndet, i modsætning til lysere, punktlignende kilder, som er blevet fortolket som ekstremt aktive kvasarer eller sorte huller.

"Billederne er enten alle punkter, eller fnug, og fnugene er disse kæmpe millioner-lysårskugler med varm gas, som vi kalder klynger, og punkterne er sorte huller, der ophobes gas og lyser, når denne gas spiraler ind, "McDonald siger." Denne idé om, at du kunne have et hurtigt tiltagende sort hul i midten af ​​en klynge - vi troede ikke, det var noget, der skete i naturen. "

Men Phoenix -opdagelsen viste, at galaksehobe faktisk kunne rumme uhyre aktive sorte huller, får McDonald til at undre sig:Kan der være andre galaksehobe i nærheden, der simpelthen blev fejlagtigt identificeret?

En ekstrem spiser

For at besvare det spørgsmål, forskerne oprettede en undersøgelse ved navn CHiPS, til klynger, der gemmer sig i almindeligt syn, som er designet til at revurdere røntgenbilleder taget tidligere.

"Vi tager udgangspunkt i arkivdata fra punktkilder, eller genstande, der var super lyse på himlen, "Forklarer Somboonpanyakul." Vi leder efter punktkilder inde i luftige ting. "

For hver punktkilde, der tidligere blev identificeret, forskerne noterede deres koordinater og studerede dem derefter mere direkte ved hjælp af Magellan -teleskopet, et kraftigt optisk teleskop, der sidder i bjergene i Chile. Hvis de observerede et højere antal galakser end forventet omkring punktkilden (et tegn på, at gassen kan stamme fra en klynge af galakser), forskerne kiggede på kilden igen, ved hjælp af NASAs rumbaserede Chandra røntgenobservatorium, at identificere en udvidet, diffus kilde omkring hovedpunktkilden.

"Cirka 90 procent af disse kilder viste sig ikke at være klynger, "McDonald siger." Men det sjove er, det lille antal ting, vi finder, er en slags regelbryder. "

Det nye papir rapporterer de første resultater af CHiPS -undersøgelsen, som hidtil har bekræftet en ny galaksehob, der er vært for et ekstremt aktivt centralt sort hul.

"Lysstyrken i det sorte hul kan være relateret til, hvor meget det spiser, "McDonald siger." Dette er tusinder af gange lysere end et typisk sort hul i midten af ​​en klynge, så det er meget ekstremt i sin fodring. Vi aner ikke, hvor længe dette har været i gang eller vil fortsætte med at fortsætte. At finde flere af disse ting hjælper os med at forstå, er dette en vigtig proces, eller bare en underlig ting, som der kun er én af i universet. "

Teamet planlægger at gennemse flere røntgendata på jagt efter galaksehobe, der måske var gået glip af første gang.

"Hvis CHiPS -undersøgelsen kan finde nok af disse, vi vil være i stand til at lokalisere den specifikke tilvæksthastighed på det sorte hul, hvor det skifter fra primært at generere stråling til at generere mekanisk energi, de to primære former for

energiproduktion fra sorte huller, "siger Brian McNamara, professor i fysik og astronomi ved University of Waterloo, som ikke var involveret i forskningen. "Dette særlige objekt er interessant, fordi det skaber tendens. Enten er det centrale supermassive sorte huls masse meget lavere end forventet, eller akkretionsstrømmens struktur er unormal. Oddballerne er dem, der lærer os mest. "

Ud over at kaste lys over et sort huls fodring, eller tiltrædelsesadfærd, opdagelsen af ​​flere galaksehobe kan hjælpe med at estimere, hvor hurtigt universet ekspanderer.

"Tag f.eks. Titanic, "McDonald siger." Hvis du ved, hvor de to største stykker landede, du kunne kortlægge dem baglæns for at se, hvor skibet ramte isbjerget. På samme måde, hvis du ved, hvor alle galaksehobe er i universet, som er de største stykker i universet, og hvor store de er, og du har nogle oplysninger om, hvordan universet så ud i begyndelsen, som vi kender fra Big Bang, så kunne du kortlægge, hvordan universet udvidede sig. "

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT -forskning, innovation og undervisning.