Sort hul skaber stjerneperler på en snor

Astronomer har opdaget et af de kraftigste udbrud fra et sort hul, der nogensinde er registreret. Denne megaeksplosion for milliarder af år siden kan være med til at forklare dannelsen af ​​et slående mønster af stjernehobe omkring to massive galakser, der ligner perler på en snor.

Denne opdagelse blev gjort i systemet kendt som SDSS J1531+3414 (forkortet SDSS J1531), som er placeret 3,8 milliarder lysår fra Jorden. Adskillige teleskoper blev brugt til denne undersøgelse, herunder NASAs Chandra X-ray Observatory og Low Frequency Array (LOFAR), et radioteleskop.

SDSS J1531 er en massiv galaksehob, der indeholder hundredvis af individuelle galakser og enorme reservoirer af varm gas og mørkt stof. I hjertet af SDSS J1531 kolliderer to af hobens største galakser med hinanden.

Omkring disse fusionerende kæmper er et sæt af 19 store klynger af stjerner, kaldet superhobe, arrangeret i en "S"-formation, der ligner perler på en snor. Et hold af astronomer brugte røntgen-, radio- og optiske data til at afdække, hvordan denne usædvanlige kæde af stjernehobe sandsynligvis blev dannet.

Deres opdagelse af beviser for et gammelt titanudbrud i SDSS J1531 gav et vigtigt fingerpeg. Udbruddet skete sandsynligvis, da det supermassive sorte hul i midten af ​​en af ​​de store galakser producerede en ekstremt kraftig jet. Da jetflyet bevægede sig gennem rummet, skubbede det den omgivende varme gas væk fra det sorte hul og skabte et gigantisk hulrum.

Osase Omoruyi, der ledede undersøgelsen ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, sammenlignede at finde dette hulrum med at grave et nedgravet fossil. "Vi ser allerede på dette system, som det eksisterede for fire milliarder år siden, ikke længe efter at Jorden blev dannet," sagde hun. "Dette gamle hulrum, et fossil af det sorte huls effekt på værtsgalaksen og dens omgivelser, fortæller os om en nøglebegivenhed, der skete næsten 200 millioner år tidligere i klyngens historie."

Beviset for et hulrum kommer fra "vinger" af lys røntgenstråling, set med Chandra, der sporer tæt gas nær midten af ​​SDSS J1531. Disse vinger udgør kanten af ​​hulrummet, og den mindre tætte gas i mellem er en del af hulrummet. LOFAR viser radiobølger fra resterne af jetflyets energiske partikler, der fylder det gigantiske hulrum. Tilsammen giver disse data overbevisende beviser for en gammel, massiv eksplosion.

Astronomerne opdagede også kold og varm gas placeret nær åbningen af ​​hulrummet, detekteret med henholdsvis Atacama Large Millimeter og submillimeter Array (ALMA) og Gemini North Telescope. De hævder, at noget af den varme gas, der blev skubbet væk fra det sorte hul, til sidst afkøledes og dannede kold og varm gas. Holdet mener, at tidevandseffekter fra de to fusionerende galakser komprimerede gassen langs buede stier, hvilket førte til, at stjernehobe dannes i "perler på en snor"-mønsteret.

"Vi har rekonstrueret et sandsynligt forløb af begivenheder i denne klynge, der fandt sted over en lang række afstande og tidspunkter. Det begyndte med det sorte hul en lille brøkdel af et lysår på tværs og dannede et hulrum på næsten 500.000 lysår bredt, " sagde medforfatter Grant Tremblay, også fra CfA. "Denne enkeltbegivenhed satte gang i dannelsen af ​​de unge stjernehobe næsten 200 millioner år senere, hver et par tusinde lysår på tværs."

Omoruyi og hendes kolleger ser kun radiobølger og et hulrum fra én jet, men sorte huller affyrer normalt to jetfly i modsatte retninger. Holdet har observeret radioemission længere væk fra galakserne, der kan være resterne fra et andet jetfly, men det er ikke forbundet med et detekteret hulrum. De antager, at radio- og røntgensignalerne fra det andet udbrud kan være falmet til det punkt, at de ikke kan spores.

"Vi mener, at vores beviser for dette enorme udbrud er stærke, men flere observationer med Chandra og LOFAR ville afgøre sagen," sagde Omoruyi. "Vi håber at lære mere om oprindelsen af ​​det hulrum, vi allerede har opdaget, og finde det, der forventes på den anden side af det sorte hul."

Forskningen er publiceret i The Astrophysical Journal .

Flere oplysninger: Osase Omoruyi et al, "Beads-on-a-string" Stjerneformation bundet til et af de mest kraftfulde aktive galaktiske kerneudbrud, der er observeret i en cool-core Galaxy Cluster, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad1101

Journaloplysninger: Astrofysisk tidsskrift , arXiv

Leveret af Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics