Teleskop Chandra fotografuje czarną dziurę odrzuconą przez galaktykę

Teleskop Chandra fotografuje czarną dziurę odrzuconą przez galaktykęOriginal Press Release
Galaktyka w centrum tego obrazu zawiera niezwykłe źródło promieniowania rentgenowskiego o katalogowym oznaczeniu CID-42.

Montaż obok przedstawia szeroko polowe zdjęcie otoczenia CID-42 złożone ze zdjęć wykonanych przez teleskop CFHT (Canada-French-Hawaii Telescope ) i teleskop kosmiczny NASA Hubble Space Telescope w świetle optycznym. Galaktyka leży w odległości blisko 4 miliardów lat świetlnych od Ziemi. Zaznaczony na ogólnym zdjęciu kwadrat wskazuje fragment CID-42 pokazany w trzech ujęciach widocznych na prawo. Górne zdjęcie wykonał teleskop rentgenowski Chandry X-ray Observatory. Emisja promieniowania rentgenowskiego pochodzi z jednego źródła, odpowiadającego jednemu z dwóch źródeł optycznych widocznych w głębokich ekspozycjach teleskopu Hubble, pokazanych na środkowym zdjęciu po prawej. Dolne zdjęcie ilustruje dopasowanie danych optycznych i rentgenowskich.

Dokładna lokalizacja źródła rentgenowskiego został niedawno wskazana dzięki wykorzystaniu kamery wysokiej rozdzielczości obserwatorium Chandra, dostarczając astronomom istotnych informacji na temat procesów zachodzących w badanej galaktyce. Wcześniejsze obserwacje Chandra wykryły jasne źródło promieniowania rentgenowskiego, których źródłem jest zapewne rozgrzana do ekstremalnych temperatur materia wokół jednej lub więcej supermasywnych czarnych dziur. Dotąd jednak nie było możliwe ustalenie, czy promieniowanie rentgenowskie pochodzi z jednego czy też obu optycznych źródeł ponieważ Chandra nie była skierowany bezpośrednio na CID-42, w efekcie czego obrazy źródła promieniowania nie były wystarczająco ostre.

Nowe dane umożliwiają wyjaśnienie sytuacji. Naukowcy sądzą obecnie, że CID-42 jest produktem zderzenia dwóch galaktyk, w czasie którego powstał charakterystyczny ogon widoczny w górnej części zdjęcia w paśmie optycznym. Symulacja wykonana przez Laurę Blecha dostarcza szczegółowych informacji na temat przebiegu zderzenia.

W trakcie kolizji galaktyk nastąpiło również zderzenie supermasywnych czarnych dziur w centrum każdej z galaktyk. Nastąpiło zlanie się czarnych dziur a odrzut wywołany przez powstałe w procesie fale grawitacyjne nadały tak powstałej czarnej dziurze tak duży pęd, że opuszcza ona obecnie macierzystą galaktykę. Według tej hipotezy źródłem promieni rentgenowskich jest czarna dziura w trakcie ucieczki z galaktyki. Drugim źródłem promieniowania optycznego jest jasna gromada gwiazd, która pozostała w centrum galaktyki.

Dzięki wyższej rozdzielczości danym Chandry odkryto także nową strukturę w CID-42 – niewielką wypustkę skierowaną w dół i na prawo od głównego źródła promieniowania rentgenowskiego. Może to być dżet produkowany przez czarną dziurę lub grupa powstających w jej okolicy gwiazd.

Naukowcy proponują także alternatywne, choć mniej prawdopodobne, wyjaśnienia dla danych optycznych CID-42. Obie wymagają obecności drugiej supermasywnej czarnej dziury w CID-42, której emisja rentgenowska jest silnie wytłumiona.

Źródła:

CID 42: Giant Black Hole Kicked Out of Home Galaxy

The galaxy at the center of this image contains an X-ray source, CID-42, with exceptional properties. After combining data from several telescopes – including NASA's Chandra X-ray Observatory – researchers think that CID-42 contains a massive black hole being ejected from its host galaxy at several million miles per hour.

The main panel is a wide-field image of CID-42 and its surroundings taken by the Canada-French-Hawaii Telescope and the Hubble Space Telescope in optical light. The galaxy is located nearly 4 billion light years from Earth. The outlined box on the main panel represents the more localized view of CID-42 that is shown in the three separate boxes on the right-hand side of the graphic. At the top is an image from the Chandra X-ray Observatory. The X-ray emission is concentrated in a single source, corresponding to one of the two sources seen in deep observations by Hubble, which is shown in the middle inset box. The bottom inset shows how the X-rays align with the optical data in the two insets above.

The precise location of this source was recently obtained using Chandra's High Resolution Camera, giving an important clue in telling astronomers what is happening within this galaxy. Previous Chandra observations had detected a bright X-ray source likely caused by super-heated material around one or more supermassive black holes. However, they could not distinguish if the X-rays came from one or both of the optical sources because Chandra was not pointed directly at CID-42, giving an X-ray source that was less sharp than usual.

The new data help to clarify the situation. Researchers think that CID-42 is the byproduct of two galaxies that have collided, producing the distinctive tail seen in the upper part of the optical image inset. A simulation by co-author Laura Blecha shows more details of how this spectacular event was thought to unfold.

When this galaxy collision occurred, the supermassive black holes in the center of each galaxy also collided. The two black holes then merged to form a single black hole, that recoiled from gravitational waves produced by the collision, giving the newly merged black hole a sufficiently large kick for it to eventually escape from the galaxy. In this scenario, the source with the X-rays is the black hole being ejected from the galaxy. The other optical source is thought to be the bright star cluster that was left behind at the center of the galaxy.

With the higher resolution Chandra data a new feature was discovered in CID-42, a small extension to the lower right of the source. This could be a jet from the black hole or stars forming near it.

There are two other possible, but less likely, explanations for the optical data detected in CID-42. Both would involve the presence of a second supermassive black hole in CID-42, requiring X-ray emission from a second source to be heavily obscured.

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *