A Főnix galaxishalmaz (SPT-CL J2344-4243) egy hatalmas, Abell-osztályú, I-es típusú galaxishalmaz, amely a névadó déli csillagképben, a Főnixben található. Kezdetben 2010-en észlelték, a déli égbolt egy 2500 négyzetfokos felmérése során, a Sunyaev-Zeldovich-effektus segítségével, a Déli-sark távcső együttműködés révén. Ez az egyik legnagyobb tömegű ismert galaxishalmaz, tömege nagyságrendű, és ez a legfényesebb felfedezett röntgenhalmaz, amely több röntgensugarat bocsát ki, mint bármely más ismert nagy tömegű halmaz. A Földtől 8,61 milliárd fényév (2640 megaparszekre) együttmozgó távolságra (comoving distance) található. Ködülbelül 42 taggalaxist azonosítottak és tartanak nyilván jelenleg a SIMBAD csillagászati adatbázisban, bár a valós szám akár az 1000 galaxist is elérheti.

Felfedezése A Főnix galaxishalmaz létezéséről először R. Williamson és munkatársai számoltak be egy tudományos publikációban, az antarktiszi Déli-sark távcsővel végzett égboltfelmérés során, mint a felmérés által azonosított 26 galaxishalmaz egyikéről. Az észlelést 95, 150, és 220 GHz-es frekvenciákon végezték. A detektált galaxishalmazok közül 14-et már korábban azonosítottak, míg 12 – köztük a Főnix galaxishalmaz – új felfedezésnek számított. A ksőbbi néven Főnix galaxishalmazról (amelyet a katalógusban még SPT-CL J2344-4243 jelzéssel tartottak nyilván) a felmérés során megjegyezték, hogy az összes halmaz közül ennek van a legnagyobb röntgenfényessége. A halmaz látszólagos középpontjától 19 ívmásodpercre egy fényes, 2-es típusú Seyfert-galaxist is azonosítottak. (2MASX J23444387-4243124), amelyet később Főnix A-nak, a halmaz központi galaxisának neveztek el.

Jellemzők bélyegkép|Művészi ábrázolás a Főnix galaxishalmaz középpontjáról: a központi fekete lyuk és az azt tápláló akkréciós korong látható, amelyből két hatalmas anyagkilökődés (jet) indul ki a galaxis magjából. Extrém tulajdonságai miatt a Főnix galaxishalmazt kiterjedten tanulmányozták, és típusának egyik legfontosabb obektumaként tartották számon. M. McDonald és munkatársai több hullámhosszon végzett megfigyelései kimutatták, hogy a halmaz rendkívül erős gázlehűlési rátával () rendelkezik, amelyet „elszabadult lehűlési folyamatként” írnak le. Ez a mérési érték az egyik legmagasabb, amit valaha galaxishalmazok középpontjában észleltek. Más galaxishalmazokkal ellentétben ez az igen erős gázlahűlés arra utalhat, hogy a Főnix galaxishalmazban még nem alakult ki az az elszabadult lehűlést gátló visszacsatolási mechanizmus (feedback), amely más rendszerekben jelen van. A központi fekete lyuk által termelt fűtési mechanizmus itt vélhetően képtelen biztosítani ezt a visszacsatolást (szemben például a Perseus és a Virgo halmazokkal). Ezt az elméletet támasztja alá a központi galaxis, a Phoenix A rendkívül intenzív csillagontó tevékenysége (starburst activity) is: itt évente nagyjából tömegű új csillag születik, szemben a Tejútrendszer évi mindössze csillagkeletkezési rátájával. A központi galaxismagnak (AGN) igazoltan nincs elegendő energiája ahhoz, hogy ionizálja a galaxis gázállományát, és megakadályozza ezt a heves csillagkeletkezési folyamatot.

A halmaz rendelkezik a legnagyobb röntgenfényességgel az összes ismert galaxishalmaz közül.

Szerkezet Központi galaxis

A galaxishalmaz központi elliptikus cD-galaxisa, a Phoenix A (más néven RBS 2043, 2MASX J23444387-4243124), egy olyan aktív galaxismagnak (AGN) ad otthont, amely a leírások alapján egyszerre mutatja a kvazárok és a 2-es típusú Seyfert-galaxisok jellemzőit. Ezt a magot egy központi, szupermasszív fekete lyuk működteti. A galaxis morfológiája (alakja) bizonytalan. A K-sávban mért „teljes” apertúra alapján a Phoenix A látszólagos átmérője 16,20 ívmásodperc. Ez es () izofotikus átmérőnek felel meg, amellyel a Földről felfedezett egyik legnagyobb ismert galaxis.

A Phoenix A emellett hatalmas mennyiségű forró gázt tartalmaz. Több normál (baryonikus) anyag található itt, mint a halmaz összes többi galaxisában együttvéve. A megfigyelésekből származó adatok azt mutatják, hogy a forró gáz a központi régiókban évente rátával hűl, ami a valaha feljegyzett legnagyobb érték.

A jelenleg zajló csillagontó tevékenység értéke is a legmagasabb, amit valaha egy galaxishalmaz közepén mértek. Bár a nagyobb vöröseltolódású (távolabbi) galaxisok között létezne magasabb csillagkeletkezési rátájú rendszerek is (pl. a Baby Boom Galaxis). A különböző távcsövekkel – köztük a GALEX és a Herschel űrteleszkó-pokkal – végzett megfigyelések azt mutatják, hogy a galaxis kivételesen magas rátával, évente anyagot alakít át csillagokká. Ez lényegesen magasabb mint az NGC 1275 A (a Perseus galaxishalmaz központi galaxisa) értéke, ahol a csillagkeletkezési ráta körülbelül 20-szor alacsonyabb, vagy mint a Tejútrendszer évi 1 naptömegnyi csillagkeletkezési rátája.

Szupermasszív fekete lyuk

A Főnix galaxishalmaz központi fekete lyuka az a motor, amely a Phoenix A Seyfert magját, valamint a halmaz középpontjában lévő belső üregeket lét-rehozó relativisztikus anyagkilödődéseket (jeteket) működteti. M. Brockamp és munkatársai a központi galaxis legbelső csillagsűrűségének modellezését, valamint a központi fekete lyuk növekedését tápláló adiabatikus folyamatokat használták fel egy kalorimetrikus eszköz létrehozásához a fekete lyuk tömegének megméréséhez. A kutatócsoport levezetett egy energiaátalakítási paramétert, és azt a forró halmazközi gáz viselkedéséhez, az AGN-visszacsatolási paraméterhez, valamint a galaxis dinamikai és sűrűségprofiljához kapcsolták, hogy egy evolúciós modellezést hozzanak létre arról, hogyan növekedhetett a központi fekete lyuk a múltban. A Phoenix A esetében kimutatták, hogy jóval extrémebb jellemzőkkel rendelkezik, az adiabatikus modellek pedig közel járnak az elméleti határokhoz.

Ezek a modellek a tanulmány szerint egy olyan központi fekete lyukra utalnak, amelynek becsült tömege 100 milliárd nagyságrendű, sőt, akár még meg is haladhatja ezt a tömeget, bár a fekete lyuk tömegét pályamechanikai módszerekkel még nem mérték meg közvetlenül. Ilyen hatalmas tömegével potenciálisan ez a legnagyobb ismert tömegű fekete lyuk a megfigyelhető univerzumban. Egy ekkore tömegű fekete lyuk:

24 100-szor akkora tömegű, mint a Tejútrendszer közepén található fekete lyuk, a Sagittarius A* Kétszer akkora tömegű mint a Triangulum-galaxis, beleértve annak sötét anyag hálóját is Feltételezve, hogy nem forog, az eseményhorizontja a Schwarzschild-sugara pedig 295,25 milliárd kilométer (2000 csillagászati egység; 0,031 fényév), ami a Nap és a Plútó közötti távolság 50-szerese (vagy ha a Nap helyére tennénk, elérné az Oort-felhő belső határát) Kerülete akkora, hogy a megtételéhez fénysebességgel haladva is 71 napra és 14 órára lenne szükség.

Egy ekkora tömeg elhelyezheti őt a feltételezett elképesztően hatalmas fekete lyukak (stupendously large black holes – SLABs) kategóriájában. Ezek olyan fekete lyukak, amelyek ősi (primordiális) fekete lyukakból alakulhattak ki, és tömegük elérheti, vagy meghaladhatja a 100 milliárd -et. Ez nagyobb, mint a koronggalaxisok középpontjában lévő, gázbefogással (akkrécióval) növekedő, fényes fekete lyukakra kiszámított körülbelül 50 milliárd -es felső elméleti határ.

JWST megfigyelések 2025-ben a NASA James Webb űrteleszkópja (JWST) feltárta a Főnix galaxishalmaz gyors csillagkeletkezésének egy kulcsfontosságú, eddig hányzó láncszemét. A Webb a közép-infravörös spektroszkópia segítségével egy közepes hőmérsékletű (körülebelül 300 000 Kelvin) hűlő gázt észlelt, amely áthidalja a szakadékot a halmaz forró gáza (10 millió Kelvin) és a hideg gáza (10 000 Kelvin) között. Ez a jelenség egyedülálló, más galaxishalmazokban eddig még nem tapasztaltak ilyet.

Jegyzetek

Kategória:Galaxishalmazok