Setki czarnych dziur wcześniej ukrytych, zostały znalezione przy użyciu Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra. Wynik ten pozwala astronomom na dokładniejszy spis czarnych dziur we Wszechświecie.
Czarne dziury w tym nowym badaniu to supermasywne czarne dziury mające masy sięgające milionów czy nawet miliardów mas Słońca. Astronomowie uważają, że prawie wszystkie duże galaktyki posiadają w swoich centrach olbrzymie czarne dziury, jednak tylko niektóre będą aktywnie wciągać materię, która wytwarza promieniowanie, a niektóre będą ukryte pod pyłem i gazem.
Dzięki połączeniu danych z Chandra Source Catalog – publicznego repozytorium zawierającego setki tysięcy źródeł promieniowania rentgenowskiego wykrytych przez obserwatorium Chandra w ciągu pierwszych 15 lat – oraz danych optycznych z przeglądu Sloan Digital Sky Survey (SDSS), zespół astronomów był w stanie zidentyfikować setki czarnych dziur, które wcześniej były ukryte. Znajdują się one w galaktykach niezidentyfikowanych wcześniej jako zawierające kwazary, niezwykle jasne obiekty z szybko rosnącymi supermasywnymi czarnymi dziurami.
Astronomowie zidentyfikowali już ogromną liczbę czarnych dziur, ale wiele pozostaje nieuchwytnych – powiedział Dong-Woo Kim z Centrum Astrofizyki | Harvard & Smithsonian (CfA), który kierował badaniami. Nasze badania odkryły brakującą populację i pomogły nam zrozumieć, jak one się zachowują.
Od około 40 lat naukowcy wiedzą o galaktykach, które wyglądają normalnie w świetle optycznym – ze światłem z gwiazd i gazu, ale nie mają charakterystycznych sygnatur optycznych kwazara – ale świecą jasno w promieniowaniu rentgenowskim. Nazywają te obiekty „normalnymi galaktykami optycznie jasnymi w promieniowaniu X”, lub „XBONG”.
Poprzez systematyczne przeszukiwanie głębokiego katalogu źródeł Chandra i porównywanie z danymi optycznymi SDSS, naukowcy zidentyfikowali 817 kandydatów na XBONG, ponad dziesięciokrotnie więcej niż liczba znana przed uruchomieniem Chandra. Ostre obrazy z Chandra, dorównujące jakością tym z SDSS, oraz duża ilość danych w Chandra Source Catalog umożliwiły wykrycie tak wielu kandydatów na XBONG. Dalsze badania wykazały, że około połowa z tych XBONG reprezentuje populację ukrytych do tej pory czarnych dziur.
Te wyniki pokazują, jak potężne jest porównywanie kopalni danych rentgenowskich i optycznych – powiedziała współautorka Amanda Malnati, studentka w Smith College w Northampton w stanie Massachusetts. Chandra Source Catalog to rosnący skarb, który pomoże astronomom dokonywać odkryć przez wiele lat.
Promienie rentgenowskie są szczególnie przydatne do poszukiwania szybko rosnących czarnych dziur, ponieważ wirująca wokół nich materia jest podgrzewana do milionów stopni i silnie świeci w zakresie fal rentgenowskich. Gruby kokon gazu i pyłu otaczający czarną dziurę zablokuje większość lub całość światła w zakresie optycznym. Jednak promienie rentgenowskie przechodzą przez kokon znacznie łatwiej i są wykrywane przez Chandrę.
Po zbadaniu ilości promieniowania X wykrytego przy różnych energiach dla każdego źródła, zespół doszedł do wniosku, że około połowa kandydatów na XBONG obejmuje źródła promieniowania X, które są zakopane pod gęstym gazem, ponieważ wykryto stosunkowo niewielkie ilości niskoenergetycznych promieni rentgenowskich. Takie promienie X są łatwiej blokowane przez warstwy otaczającego gazu niż te o wyższej energii.
Te źródła promieniowania X są tak jasne, że prawie wszystkie z nich muszą pochodzić z materii otaczającej szybko rosnące supermasywne czarne dziury. Dane z teleskopu WISE dostarczyły dodatkowych dowodów na to, że około połowa XBONG to pochowane, rosnące supermasywne czarne dziury. Te czarne dziury znajdują się w odległości od 550 milionów do 7,8 miliarda lat świetlnych od Ziemi.
Nie codziennie można powiedzieć, że odkryło się czarną dziurę – powiedziała współautorka Alyssa Cassity, studentka studiów magisterskich na Uniwersytecie Kolumbii Brytyjskiej, dlatego bardzo ekscytujące jest uświadomienie sobie, że odkryliśmy ich setki.
Wyjaśnienie XBONG, które nie są zakopane pod gęstym gazem, jest mniej jasne. Około 100 źródeł promieniowania X może być pojedynczymi punktami promieniowania rentgenowskiego, ale zamiast tego wydaje się być rozproszone. Niektóre z nich mogą być galaktykami z wcześniej niezidentyfikowanych grup lub gromad galaktyk, o których wiadomo, że zawierają duże ilości gorącego gazu emitującego promieniowanie X. Nie więcej niż około 20% XBONG można sklasyfikować w ten sposób. Pozostałe 30% może posiadać supermasywne czarne dziury znajdujące się w galaktykach, w których sygnały optyczne z supermasywnych czarnych dziur są osłabiane przez stosunkowo jasne światło gwiazd. Naukowcy będą potrzebować dodatkowych badań, aby ustalić prawdziwą naturę tych XBONG.
Więcej informacji:
Źródło: Chandra
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Na ilustracji: Ten panel zdjęć przedstawia przegląd, w którym wykorzystano dane z Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra NASA, aby odkryć setki wcześniej „ukrytych” czarnych dziur. Źródło: Promieniowanie X: NASA/CXC/SAO/D. Kim i inni; Optyczne/podczerwień: Legacy Surveys/D. Lang (Perimeter Institute).
