Sort hul nærer babystjerner en million lysår væk

Sorte huller er berømte for at rive genstande fra hinanden, inklusive stjerner. Men nu, astronomer har afsløret et sort hul, der kan have udløst fødslen af ​​stjerner over en forbløffende afstand, og på tværs af flere galakser.

Hvis bekræftet, denne opdagelse, lavet med NASAs Chandra X-ray Observatory og andre teleskoper, ville repræsentere den bredeste rækkevidde nogensinde set for et sort hul, der fungerer som en fantastisk kickstarter. Det sorte hul ser ud til at have forbedret stjernedannelsen mere end en million lysår væk. (Et lysår er lig med 6 billioner miles.)

"Dette er første gang, vi har set et enkelt sort hul booste stjernefødsel i mere end én galakse ad gangen, " sagde Roberto Gilli fra National Institute of Astrophysics (INAF) i Bologna, Italien, hovedforfatter af undersøgelsen, der beskriver opdagelsen. "Det er fantastisk at tænke på, at en galakses sorte hul kan have indflydelse på, hvad der sker i andre galakser millioner af billioner af miles væk."

Et sort hul er en ekstremt tæt genstand, hvorfra intet lys kan undslippe. Det sorte huls enorme tyngdekraft trækker omgivende gas og støv ind, men partikler fra en lille mængde af dette materiale kan også blive slynget væk i stedet for næsten med lysets hastighed. Disse hurtigt bevægende partikler danner to smalle stråler eller "stråler" nær polerne i det sorte hul.

De supermassive sorte hul-forskere, der er observeret i den nye undersøgelse, er placeret i centrum af en galakse omkring 9,9 milliarder lysår fra Jorden. Denne galakse har mindst syv nabogalakser, ifølge observationer med European Southern Observatory's Very Large Telescope (VLT) og Large Binocular Telescope (LBT).

Ved at bruge National Science Foundations Karl Jansky Very Large Array, videnskabsmænd havde tidligere opdaget radiobølgeemission fra en stråle af højenergipartikler, der er omkring en million lysår lang. Strålen kan spores tilbage til det supermassive sorte hul, som Chandra opdagede som en kraftig kilde til røntgenstråler produceret af varm gas, der hvirvler rundt om det sorte hul. Gilli og kolleger opdagede også en diffus sky af røntgenstråling, der omgiver den ene ende af radiostrålen. Denne røntgenstråling kommer højst sandsynligt fra en gigantisk boble af varm gas, der opvarmes af de energiske partikler i radiostrålens vekselvirkning med omgivende stof.

Da den varme boble udvidede sig og fejede gennem fire nabogalakser, det kunne have skabt en chokbølge, der komprimerede kølig gas i galakserne, får stjerner til at dannes. Alle fire galakser har omtrent samme afstand, omkring 400, 000 lysår, fra midten af ​​boblen. Forfatterne vurderer, at stjernedannelseshastigheden er mellem omkring to til fem gange højere end typiske galakser med lignende masser og afstand fra Jorden.

"Historien om kong Midas taler om hans magiske touch, der kan forvandle metal til guld, " sagde medforfatter Marco Mignoli, også af INAF i Bologna, Italien. "Her har vi et tilfælde af et sort hul, der hjalp med at forvandle gas til stjerner, og dens rækkevidde er intergalaktisk."

Astronomer har set mange tilfælde, hvor et sort hul påvirker sine omgivelser gennem "negativ feedback" - med andre ord, begrænse dannelsen af ​​nye stjerner. Dette kan forekomme, når det sorte huls jetfly sprøjter så meget energi ind i den varme gas i en galakse, eller galaksehob, at gassen ikke kan køle nok ned til at lave et stort antal stjerner.

I denne nyopdagede samling af galakser, astronomer har fundet et mindre almindeligt eksempel på "positiv feedback, "hvor det sorte huls virkninger øger stjernedannelsen. Desuden da astronomer tidligere stødte på positiv feedback, det involverede enten stigninger i stjernedannelseshastigheden på 30 % eller mindre, eller det skete over skalaer på kun omkring 20, 000 til 50, 000 lysår på en nærliggende ledsagergalakse. Om feedbacken er positiv eller negativ afhænger af en delikat balance mellem opvarmningshastigheden og afkølingshastigheden af ​​en sky. Det skyldes, at skyer, der i starten er køligere, når de rammes af en chokbølge, er mere tilbøjelige til at opleve positiv feedback, og danner flere stjerner.

"Sorte huller har et velfortjent ry for at være kraftfulde og dødbringende, men ikke altid, " sagde medforfatter Alessandro Peca, tidligere på INAF i Bologna og nu ph.d. studerende ved University of Miami. "Dette er et glimrende eksempel på, at de nogle gange trodser den stereotype og kan være nærende i stedet."

Forskerne brugte i alt seks dages Chandra-observationstid fordelt på fem måneder.

"Det er kun på grund af denne meget dybe observation, at vi så den varme gasboble produceret af det sorte hul, " sagde medforfatter Colin Norman fra Johns Hopkins University i Baltimore, Maryland. "Ved at målrette mod objekter, der ligner denne, vi kan opdage, at positiv feedback er meget almindelig i dannelsen af ​​grupper og klynger af galakser."

Et papir, der beskriver disse resultater, er blevet offentliggjort i det seneste nummer af tidsskriftet Astronomi og astrofysik .