Supermassive sorte huller kvæler galaksernes vækst

Et internationalt hold af forskere involveret i SDSS-IV MaNGA-projektet (Sloan Digital Sky Survey-IV Mapping Nearby Galaxies at Apache Point Observatory) studerer cirka 10, 000 galakser nær Jorden. Forskerne forsøger at bygge kort, der kan give detaljer om individuelle galakser for at forstå deres livscyklus, fra fødslen, vækst via stjernedannelse og til sidst død.

"Den kritiske kraft ved MaNGA er evnen til at observere tusindvis af galakser i tre dimensioner ved ikke kun at kortlægge, hvordan de ser ud på himlen, men også hvordan deres stjerner og gasser bevæger sig inde i dem, " siger Kevin Bundy, MaNGAs hovedforsker ved Kavli Instituttet for Universets Fysik og Matematik.

Ved at bruge data om den elektromagnetiske stråling, der udsendes af galakser, holdet indsnævrede et spørgsmål, der har forvirret astronomer i årevis. En stor del af galakserne i vores nærliggende univers ser døde og røde ud, fordi de er blottet for friske unge stjerner. Hvad man ikke ved er, hvordan disse systemer forbliver inaktive, givet de har de nødvendige ingredienser til at danne stjerner.

Det er ekstremt koldt inde i 'molekylære skyer' - tætte koncentrationer af gas og støv - hvilket får atomer til at binde sammen. Den dybe kulde får også gas til at klumpe til høje tætheder. Når tætheden når et vist punkt, stjerner dannes. Teoretisk set, når stjernedannelsen i disse galakser er blevet lukket, noget må fjerne eller opvarme den gas, der dannes under påvirkning af tyngdekraften. "Stjerner skabes ved afkøling og kollaps af gas, men i disse galakser er der ingen nye stjerner på trods af en overflod af gas. Det er som om vi har regnskyer hængende over en ørken, men intet af regnvandet når jorden, "forklarer Edmond Cheung, hovedforfatter til undersøgelsen.

Cheungs team er ved at udvikle galaksekort, der giver et fingerpeg om, hvorfor stjerner ikke dannes. Disse måler stjernehastighed (den hastighed, hvormed stjerner ændrer sig i position), gennemsnitlig stjernealder, stjernedannelseshistorie og detaljer om gasser og de elementer, der er indeholdt i dem. Mens du gør det, to særlige galakser fangede holdets opmærksomhed. Den første, tilnavnet Akira, lignede en gruppe af galakser i sin røde farve og mangel på unge blå stjerner. Den udviste også fremtrædende vindudbrud forårsaget af et supermassivt sort hul, giver udseende af gejserudbrud. Akira viste sig at være fuld af komplekse mønstre af varme gasser, hvilket indebar en udstrømmende vind fra det supermassive sorte hul i dets centrum. Holdet brugte udtrykket 'røde gejsere' til at beskrive denne nye klasse af galakser.

Det næste spørgsmål var:hvor kom dette 'brændstof' til det supermassive sorte hul fra? Baseret på avancerede beregninger, de antog, at en nærliggende interaktion med en mindre galakse, kaldet Tetsuo, var ansvarlig. Denne mindre nabo gav Akira, gennem stød og turbulens, med den nødvendige brændstofforsyning til at opvarme den omgivende gas, i sidste ende forhindre fremtidig stjernedannelse, som kræver, at gas afkøles.

Indtil videre har MaNGA-projektet samlet data fra omkring 3, 000 galakser. Dette er en væsentlig tilføjelse til de eksisterende 800 datasæt i det offentlige domæne fra april 2016 og vil give forskere mulighed for at sammenligne stjernedannelse og dødsbegivenheder på tværs af galakser.