Galaxy overlever festen for sorte huller - indtil videre

Sorte huller menes at opsluge så meget omgivende materiale, at de sætter en stopper for deres værtsgalakses liv. I den proces skaber de et meget energisk objekt kaldet en kvasar, som tidligere blev anset for at stoppe stjernefødslen. Nu har forskere fundet en galakse, der overlever de glubende kræfter fra en kvasar ved at fortsætte med at føde nye stjerner – omkring 100 stjerner på størrelse med solen om året.

Opdagelsen foretaget af Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) kan forklare, hvordan massive galakser blev til, selvom universet er domineret af galakser, der ikke længere danner stjerner. Resultaterne er offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift .

"Dette viser os, at væksten af ​​aktive sorte huller ikke stopper stjernefødsel øjeblikkeligt, hvilket går imod alle de nuværende videnskabelige forudsigelser, " sagde Allison Kirkpatrick, assisterende professor ved University of Kansas i Lawrence Kansas og medforfatter på undersøgelsen. "Det får os til at genoverveje vores teorier om, hvordan galakser udvikler sig."

SOFIA, et fælles projekt af NASA og German Aerospace Center, DLR, studerede en ekstremt fjern galakse, placeret mere end 5,25 milliarder lysår væk kaldet CQ4479. I sin kerne er en speciel type kvasar, der for nylig blev opdaget af Kirkpatrick kaldet en "kold kvasar." I denne form for kvasar, det aktive sorte hul nyder stadig materiale fra sin værtsgalakse, men kvasarens intense energi har ikke hærget al den kolde gas, så stjerner kan blive ved med at dannes, og galaksen lever videre. Det er første gang, forskere har et detaljeret kig på en kold kvasar, direkte måling af det sorte huls vækst, stjerne fødselsrate, og hvor meget kold gas der er tilbage til at brænde galaksen.

"Vi var overraskede over at se en anden mærkelig galakse, der trodser nuværende teorier, " sagde Kevin Cooke, postdoc ved University of Kansas i Lawrence, Kansas, og hovedforfatter af denne undersøgelse. "Hvis denne tandemvækst fortsætter, ville både det sorte hul og stjernerne omkring det tredobles i størrelse, før galaksen når slutningen af ​​sin levetid."

Som et af de lyseste og fjerneste objekter i universet, kvasarer, eller "kvasistjerneradiokilder, "er notorisk svære at observere, fordi de ofte overstråler alt omkring dem. De dannes, når et særligt aktivt sort hul forbruger enorme mængder materiale fra sin omgivende galakse, skabe stærke gravitationskræfter. Efterhånden som mere og mere materiale spinder hurtigere og hurtigere mod midten af ​​det sorte hul, materialet varmes op og lyser klart. En kvasar producerer så meget energi, at den ofte overstråler alt omkring den, blændende forsøg på at observere dens værtsgalakse. Nuværende teorier forudsiger, at denne energi opvarmer eller udstøder den kolde gas, der er nødvendig for at skabe stjerner, stopper stjernefødsel og sætter et dødbringende slag mod en galakses vækst. Men SOFIA afslører, at der er en relativt kort periode, hvor galaksens stjernefødsel kan fortsætte, mens det sorte huls fest fortsætter med at drive kvasarens magtfulde kræfter.

I stedet for direkte at observere de nyfødte stjerner, SOFIA brugte sit 9-fods teleskop til at detektere det infrarøde lys, der udstrålede fra støvet opvarmet af stjernedannelsesprocessen. Ved at bruge data indsamlet af SOFIAs højopløselige luftbårne bredbåndskamera-Plus, eller HAWC+ instrument, forskere var i stand til at estimere mængden af ​​stjernedannelse i løbet af de sidste 100 millioner år.

"SOFIA lader os se ind i dette korte tidsvindue, hvor de to processer kan eksistere side om side, " sagde Cooke. "Det er det eneste teleskop, der er i stand til at studere stjernefødsel i denne galakse uden at blive overvældet af den intenst lysende kvasar."

Det korte vindue af fælles sort hul og stjernevækst repræsenterer en tidlig fase i en galakses død, hvor galaksen endnu ikke er bukket under for kvasarens ødelæggende virkninger. Fortsat forskning med SOFIA er nødvendig for at finde ud af, om mange andre galakser gennemgår et lignende stadie med fælles sort hul- og stjernevækst, før de i sidste ende når livets afslutning. Fremtidige observationer med James Webb Space Telescope, som efter planen lanceres i 2021, ville afdække, hvordan kvasarer påvirker den overordnede form af deres værtsgalakser.