Sorte huller hæmmer væksten af ​​dværggalakser

Astronomer ved University of California, Riverside, har opdaget, at kraftige vinde drevet af supermassive sorte huller i centrum af dværggalakser har en betydelig indflydelse på disse galaksers udvikling ved at undertrykke stjernedannelsen.

Dværggalakser er små galakser, der indeholder mellem 100 millioner til et par milliarder stjerner. I modsætning, Mælkevejen har 200-400 milliarder stjerner. Dværggalakser er den mest udbredte galaksetype i universet og kredser ofte om større galakser.

Holdet på tre astronomer blev overrasket over styrken af ​​de opdagede vinde.

"Vi forventede, at vi ville få brug for observationer med meget højere opløsning og følsomhed, og vi havde planlagt at få disse som en opfølgning på vores første observationer, " sagde Gabriela Canalizo, en professor i fysik og astronomi ved UC Riverside, der ledede forskerholdet. "Men vi kunne se skiltene stærkt og tydeligt i de indledende observationer. Vindene var stærkere, end vi havde regnet med."

Canalizo forklarede, at astronomer i de sidste par årtier har haft mistanke om, at supermassive sorte huller i centrene af store galakser kan have en stor indflydelse på den måde, store galakser vokser og ældes.

"Vores resultater viser nu, at deres effekt kan være lige så dramatisk, hvis ikke mere dramatisk, i dværggalakser i universet, " hun sagde.

Undersøgelsesresultater vises i The Astrofysisk tidsskrift .

Forskerne, som også inkluderer Laura V. Salg, en assisterende professor i fysik og astronomi; og Christina M. Manzano-King, en ph.d.-studerende i Canalizos laboratorium, brugte en del af dataene fra Sloan Digital Sky Survey, som kortlægger mere end 35 % af himlen, at identificere 50 dværggalakser, 29 af dem viste tegn på at være forbundet med sorte huller i deres centre. Seks af disse 29 galakser viste tegn på vind - specifikt, højhastigheds ioniseret gasudstrømning - der kommer fra deres aktive sorte huller.

"Ved at bruge Keck-teleskoperne på Hawaii, vi var i stand til ikke kun at opdage, men måler også specifikke egenskaber ved disse vinde, såsom deres kinematik, fordeling, og strømkilde - første gang dette er blevet gjort, " sagde Canalizo. "Vi fandt nogle beviser for, at disse vinde muligvis ændrer den hastighed, hvormed galakserne er i stand til at danne stjerner."

Manzano-konge, den første forfatter til forskningspapiret, forklaret, at mange ubesvarede spørgsmål om galakseudvikling kan forstås ved at studere dværggalakser.

"Større galakser dannes ofte, når dværggalakser smelter sammen, " sagde hun. "Dværggalakser er, derfor, nyttig til at forstå, hvordan galakser udvikler sig. Dværggalakser er små, fordi efter de er dannet, de undgik på en eller anden måde at smelte sammen med andre galakser. Dermed, de tjener som fossiler ved at afsløre, hvordan miljøet i det tidlige univers var. Dværggalakser er de mindste galakser, hvor vi direkte ser vinde - gasstrømme op til 1, 000 kilometer i sekundet - for første gang."

Manzano-King forklarede, at når materiale falder ned i et sort hul, det opvarmes på grund af friktion og stærke gravitationsfelter og frigiver strålingsenergi. Denne energi skubber omgivende gas udad fra centrum af galaksen ind i det intergalaktiske rum.

"Det interessante er, at disse vinde bliver skubbet ud af aktive sorte huller i de seks dværggalakser snarere end af stjerneprocesser såsom supernovaer, sagde hun. Typisk, vinde drevet af stjerneprocesser er almindelige i dværggalakser og udgør den dominerende proces til regulering af mængden af ​​gas, der er tilgængelig i dværggalakser til at danne stjerner."

Astronomer formoder, at når vind, der kommer fra et sort hul, skubbes ud, det komprimerer gassen foran vinden, hvilket kan øge stjernedannelsen. Men hvis al vinden bliver udstødt fra galaksens centrum, gas bliver utilgængelig, og stjernedannelsen kan falde. Det sidste ser ud til at være det, der sker i de seks dværggalakser, som forskerne har identificeret.

"I disse seks tilfælde, vinden har en negativ indvirkning på stjernedannelsen, " Salg sagde. "Teoretiske modeller for dannelse og udvikling af galakser har ikke inkluderet påvirkningen af ​​sorte huller i dværggalakser. Vi ser beviser, imidlertid, af en undertrykkelse af stjernedannelse i disse galakser. Vores resultater viser, at galaksedannelsesmodeller skal inkludere sorte huller som vigtige, hvis ikke dominerende, regulatorer af stjernedannelse i dværggalakser."

Næste, forskerne planlægger at studere massen og momentum af gasudstrømninger i dværggalakser.

"Dette ville bedre informere teoretikere, der er afhængige af sådanne data til at bygge modeller, " sagde Manzano-King. "Disse modeller, på tur, lære observationsastronomer, hvordan vindene påvirker dværggalakser. Vi planlægger også at lave en systematisk søgning i et større udsnit af Sloan Digital Sky Survey for at identificere dværggalakser med udstrømninger, der stammer fra aktive sorte huller."