L’observatoire de rayons X Chandra de la NASA a détecté deux paires de trous noirs supermassifs dans des cycles de collision dans des galaxies naines, la première preuve d’une rencontre aussi imminente. Cette découverte fournit des informations importantes sur la croissance des trous noirs dans l’univers primitif.
- Milky Way, likely formed larger galaxies through collisions in the early Universe.
- These newly-discovered merging dwarf galaxies can be used as analogs for more distant ones that are too faint to observe.
- The dwarf galaxies are on collision courses and are found in the galaxy clusters Abell 133 and Abell 1758S.
Evidence for two pairs of supermassive black holes in dwarf galaxies on collision courses has been found with Chandra. The two pairs are shown in X-rays from Chandra and optical light from the Canada-France-Hawaii telescope. The merger on the left is in a late stage and was given the single name of Mirabilis. The other merger is in the early stages and the two dwarf galaxies are named Elstir (bottom) and Vinteuil (top). Astronomers think that dwarf galaxies – those about 20 times less massive than the Milky Way – grow through mergers with others. This is an important process for galaxy growth in the early Universe and this discovery provides examples for scientists to study in greater detail. Credit: X-ray: NASA/CXC/Univ. of Alabama/M. Micic et al.; Optical: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA
A new study using NASA’s Chandra X-ray Observatory has tracked two pairs of supermassive black holes in dwarf galaxies on collision courses. This is the first evidence for such an impending encounter, providing scientists with important information about the growth of black holes in the early Universe.
By definition, dwarf galaxies contain stars with a total mass less than 3 billion Suns — or about 20 times less than the Milky Way. Astronomers have long suspected that dwarf galaxies merge, particularly in the relatively early Universe, in order to grow into the larger galaxies seen today. However, current technology cannot observe the first generation of dwarf galaxy mergers because they are extraordinarily faint at their great distances. Another tactic — looking for dwarf galaxy mergers closer by — had not been successful to date.
La nouvelle étude a surmonté ces défis en effectuant une étude systématique des observations de rayons X profonds de Chandra et en les comparant aux données infrarouges du Wide Infrared Survey Explorer (WISE) de la NASA et aux données optiques du télescope Canada, France et Hawaï (CFHT).
Chandra a été particulièrement précieux dans cette étude car le matériau entourant les trous noirs peut être chauffé à des millions de degrés, dégageant de grandes quantités de rayons X. L’équipe a recherché des paires de sources de rayons X brillantes dans des galaxies naines en collision comme preuve de deux trous noirs et a découvert deux exemples.
Des preuves d’une paire de trous noirs supermassifs ont été trouvées dans des galaxies naines lors de cycles de collision avec Chandra. La paire est vue dans les rayons X de Chandra et la lumière optique du télescope Canada-France-Hawaii. La fusion à gauche est tardive et porte le nom individuel de Mirabilis. L’autre fusion en est à ses débuts et les deux galaxies naines ont été nommées Elstir (en bas) et Vinteuil (en haut). Les astronomes pensent que les galaxies naines – celles 20 fois plus petites que la Voie lactée – se développent par fusion avec d’autres. Il s’agit d’un processus important pour la croissance des galaxies dans l’univers primitif et cette découverte fournit aux scientifiques des exemples à étudier plus en détail. Crédit : Rayons X : NASA/CXC/Univ. Alabama / m. Micic et al.; Optique : Gemini Observatory International/NOIRLab/NSF/AURA
Une paire se trouve dans l’amas de galaxies Abell 133 situé à 760 millions d’années-lumière de la Terre, visible sur l’image composite à gauche. Données radiographiques de Chandra en rose et données optiques du CFHT en bleu. Cette paire de galaxies naines semble être aux derniers stades d’une fusion, présentant de longues queues causées par les effets de marée de la collision. Les auteurs de la nouvelle étude l’ont nommée Mirabilis, après qu’elle soit devenue en danger critique d’extinction[{ » attribute= » »>species of hummingbird known for their exceptionally long tails. Only one name was chosen because the merger of two galaxies into one is almost complete. The two Chandra sources show X-rays from material around the black holes in each galaxy.
X-ray and optical composite of Mirabilis. Credit: X-ray: NASA/CXC/Univ. of Alabama/M. Micic et al.; Optical: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA
The other pair was discovered in Abell 1758S, a galaxy cluster about 3.2 billion light-years away. The composite image from Chandra and CFHT is on the right, using the same colors as for Mirabilis. The researchers nicknamed the merging dwarf galaxies “Elstir” and “Vinteuil,” after fictional artists from Marcel Proust’s “In Search of Lost Time”. Vinteuil is the galaxy on the top and Elstir is the galaxy on the bottom. Both have Chandra sources associated with them, again from X-rays from material around the black holes in each galaxy. The researchers think these two have been caught in the early stages of a merger, causing a bridge of stars and gas to connect the two colliding galaxies from their gravitational interaction.
X-ray and optical composite of Elstir & Vinteuil. Credit: X-ray: NASA/CXC/Univ. of Alabama/M. Micic et al.; Optical: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA
The details of merging black holes and dwarf galaxies may provide insight to our Milky Way’s own past. Scientists think nearly all galaxies began as dwarf or other types of small galaxies and grew over billions of years through mergers. Follow-up observations of these two systems will allow astronomers to study processes that are crucial for understanding galaxies and their black holes in the earliest stages of the Universe.
Un article décrivant ces résultats a été publié dans un récent numéro de le[{ » attribute= » »>Astrophysical Journal.
Reference: “Two Candidates for Dual AGN in Dwarf-Dwarf Galaxy Mergers” by Marko Mićić, Olivia J. Holmes, Brenna N. Wells and Jimmy A. Irwin, 22 February 2023, The Astrophysical Journal.
DOI: 10.3847/1538-4357/aca1bb
The authors of the study are Marko Micic, Olivia Holmes, Brenna Wells, and Jimmy Irwin, all from the University of Alabama at Tuscaloosa.
NASA’s Marshall Space Flight Center manages the Chandra program. The Smithsonian Astrophysical Observatory’s Chandra X-ray Center controls science operations from Cambridge, Massachusetts, and flight operations from Burlington, Massachusetts.
