MIT -forskare har avslöjat ett spretigt nytt galaxkluster som gömmer sig för blicken. Klyngan, som ligger bara 2,4 miljarder ljusår från jorden, består av hundratals enskilda galaxer och omger ett extremt aktivt supermassivt svart hål, eller kvasar.

Den centrala kvasaren går under namnet PKS1353-341 och är intensivt ljus-så ljus att astronomer som iakttog den på natthimlen i decennier har antagit att kvasaren var ganska ensam i sitt hörn av universum, lyser ut som en ensam ljuskälla från mitten av en enda galax.

Men som MIT -teamet rapporterar idag i Astrofysisk tidskrift , kvasarens ljus är så starkt att det har skymt hundratals galaxer som samlas runt det.

I deras nya analys, forskarna uppskattar att det finns hundratals enskilda galaxer i klustret, som, allt sagt, är ungefär lika massiv som 690 biljoner solar. Vår Vintergatans galax, för jämförelse, väger omkring 400 miljarder solmassor.

Teamet beräknar också att kvasaren i mitten av klustret är 46 miljarder gånger ljusare än solen. Dess extrema ljusstyrka är sannolikt ett resultat av en tillfällig matvett:När en enorm materialskiva virvlar runt kvasaren, stora bitar av materia från disken faller in och matar den, vilket får det svarta hålet att utstråla enorma mängder energi som ljus.

"Det här kan vara en kortvarig fas som kluster går igenom, där det centrala svarta hålet har en snabb måltid, blir ljus, och försvinner sedan igen, "säger studieförfattaren Michael McDonald, biträdande professor i fysik vid MIT:s Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. "Det här kan vara en blipp som vi bara råkade se. Om en miljon år, det här kan se ut som en diffus fuzzball. "

McDonald och hans kollegor tror att upptäckten av detta dolda kluster visar att det kan finnas andra liknande galaxkluster som gömmer sig bakom extremt ljusa föremål som astronomer har felkatalogiserat som enda ljuskällor. Forskarna letar nu efter mer dolda galaxkluster, som kan vara viktiga ledtrådar för att uppskatta hur mycket materia som finns i universum och hur snabbt universum expanderar.

Tidningens medförfattare inkluderar huvudförfattare och MIT-doktorand Taweewat Somboonpanyakul, Henry Lin från Princeton University, Brian Stalder från Large Synoptic Survey Telescope, och Antony Stark från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Fluffs eller poäng

Under 2012, McDonald och andra upptäckte Phoenix -klustret, ett av de mest massiva och lysande galaxhopen i universum. Mysteriet för McDonald var varför detta kluster, som var så intensivt ljus och i ett område på himlen som är lätt att observera, inte hittats tidigare.

"Vi började fråga oss varför vi inte hade hittat det tidigare, eftersom det är mycket extremt i sina egenskaper och mycket ljust, "Säger McDonald." Det beror på att vi hade förutfattade meningar om hur ett kluster ska se ut. Och detta överensstämde inte med det, så vi missade det. "

För det mesta, han säger att astronomer har antagit att galaxkluster ser "fluffiga ut, "avger en mycket diffus signal i röntgenbandet, till skillnad från ljusare, punktliknande källor, som har tolkats som extremt aktiva kvasarer eller svarta hål.

"Bilderna är antingen alla punkter, eller ludd, och luddarna är dessa gigantiska miljoner ljusåriga bollar av het gas som vi kallar kluster, och punkterna är svarta hål som ackumulerar gas och lyser när denna gas spiraler in, "Säger McDonald." Den här tanken på att du skulle kunna ha ett snabbt tilltagande svart hål i mitten av ett kluster - vi trodde inte att det var något som hände i naturen. "

Men Phoenix -upptäckten visade att galaxkluster verkligen kunde vara värd för oerhört aktiva svarta hål, fick McDonald att undra:Kan det finnas andra galaxkluster i närheten som helt enkelt var felidentifierade?

En extremätare

För att svara på den frågan, forskarna inrättade en undersökning med namnet CHiPS, för kluster som gömmer sig i vanlig syn, som är utformad för att omvärdera röntgenbilder som tagits tidigare.

"Vi utgår från arkivdata från punktkällor, eller föremål som var superljusa på himlen, "Somboonpanyakul förklarar." Vi letar efter punktkällor inuti fluffiga saker. "

För varje punktkälla som tidigare identifierats, forskarna noterade deras koordinater och studerade dem mer direkt med hjälp av Magellan -teleskopet, ett kraftfullt optiskt teleskop som sitter i bergen i Chile. Om de observerade ett högre antal galaxer än väntat som omger punktkällan (ett tecken på att gasen kan härröra från ett galaxkluster), forskarna tittade på källan igen, med NASA:s rymdbaserade Chandra röntgenobservatorium, att identifiera en förlängd, diffus källa runt huvudpunktskällan.

"Cirka 90 procent av dessa källor visade sig inte vara kluster, "Säger McDonald." Men det roliga är att det lilla antalet saker vi hittar är slags regelbrytare. "

Det nya papperet rapporterar de första resultaten av CHiPS -undersökningen, som hittills har bekräftat ett nytt galaxkluster som är värd för ett extremt aktivt centralt svart hål.

"Det svarta hålets ljusstyrka kan ha att göra med hur mycket det äter, "McDonald säger." Det här är tusentals gånger ljusare än ett typiskt svart hål i mitten av ett kluster, så det är väldigt extremt i sin matning. Vi har ingen aning om hur länge detta har pågått eller kommer att fortsätta att pågå. Att hitta fler av dessa saker hjälper oss att förstå, är detta en viktig process, eller bara en konstig sak som det bara finns en av i universum. "

Teamet planerar att kamma igenom mer röntgendata på jakt efter galaxkluster som kan ha missats första gången.

"Om CHiPS -undersökningen kan hitta tillräckligt med dessa, vi kommer att kunna identifiera den specifika ackumuleringshastigheten på det svarta hålet där det växlar från att generera främst strålning till att generera mekanisk energi, de två primära formerna av

energiproduktion från svarta hål, "säger Brian McNamara, professor i fysik och astronomi vid University of Waterloo, som inte var inblandad i forskningen. "Det här föremålet är intressant eftersom det bockar trenden. Antingen är det centrala supermassiva svarta hålets massa mycket lägre än förväntat, eller ackumuleringsflödets struktur är onormal. Oddbollarna är de som lär oss mest. "

Förutom att belysa matningen av ett svart hål, eller ansamlingsbeteende, upptäckten av fler galaxkluster kan hjälpa till att uppskatta hur snabbt universum expanderar.

"Ta till exempel, Titanic, "Säger McDonald." Om du vet var de två största bitarna hamnade, du kan kartlägga dem bakåt för att se var fartyget träffade isberget. På samma sätt, om du vet var alla galaxkluster finns i universum, som är de största bitarna i universum, och hur stora de är, och du har lite information om hur universum såg ut i början, som vi känner till från Big Bang, då kan du kartlägga hur universum expanderade. "

Denna artikel publiceras på nytt med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT -forskning, innovation och undervisning.