Kvasarer kan svare på, hvordan starburst-galakser blev slukket

Nogle af de største galakser i universet er fulde af udslukte stjerner. Men for næsten 12 milliarder år siden, kort efter at universet først blev skabt, disse massive galakser var hotspots, der bryggede stjerner op i milliarder.

Hvordan disse typer af kosmiske riger, kaldet støvede starburst-galakser, blev galaktiske døde zoner er et vedvarende mysterium.

Astronomer ved University of Iowa, i en ny undersøgelse offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift , give et fingerpeg. De siger kvasarer, kraftfulde energikilder, der menes at bo i hjertet af galakser, kan være ansvarlig for, hvorfor nogle støvede starburst-galakser holdt op med at lave stjerner.

Undersøgelsen kunne hjælpe med at forklare, hvordan galakser udvikler sig fra stjerneskabere til kosmiske kirkegårde, og hvordan forskellige fænomener, videnskabsmænd ved lidt om - kvasarer og supermassive sorte huller, der menes at eksistere dybt inde i alle galakser, for eksempel – kan fremdrive disse ændringer.

Forskerne nåede frem til deres teori efter at have lokaliseret kvasarer inde i fire støvede starburst-galakser, der stadig skaber stjerner.

"Disse kvasarer kan spille en vigtig rolle i at få de støvede stjerneskud til at uddø i den kosmiske historie, " siger Hai Fu, adjunkt i UI's Institut for Fysik og Astronomi og avisens første forfatter. "Dette skyldes, at kvasarer er energiske nok til at kaste gas ud af galaksen, og gas er brændstoffet til stjernedannelse, så kvasarer giver en levedygtig mekanisme til at forklare overgangen mellem et stjerneskud og en uddød elliptisk (galakse)."

Kvasarer burde ikke kunne spores i støvede starburst-galakser, fordi deres lys ville blive absorberet, eller blokeret, af det grus, der er væltet op af den intense stjernedannende aktivitet, der finder sted der, siger Fu.

"Så, det faktum, at vi så sådanne kvasarer, antyder, at der må være flere kvasarer gemt i støvede stjerneudbrud, " siger Fu. "For at presse dette til det yderste, måske er hver eneste støvede stjerneskudsgalakse vært for en kvasar, og vi kan bare ikke se kvasarerne."

Fu og hans team lokaliserede kvasarerne i marts 2016 med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en bank af radioteleskoper placeret mere end 16, 000 fod over havets overflade i det nordlige Chile. Det var første gang Fus hold reserverede tid på ALMA, bragt i fuld drift i 2013 og finansieret af internationale partnere, herunder U.S. National Science Foundation.

Forskerne kortlagde derefter kvasarerne med andre teleskoper og ved bølgelængder lige fra ultraviolet til langt infrarødt. Baseret på disse observationer, de bekræftede, at kvasarerne er de samme som dem, der findes hos ALMA. Spørgsmålet blev så:Hvorfor er disse kvasarer synlige, når de burde være indhyllet?

Forskerne har en teori. De tror, ​​at kvasarerne kigger ud fra dybe huller i hver galakse, et snavsfrit vakuum, der tillader lys at slippe ud i de overskyede omgivelser. Den specifikke form af disse galakser er uklar, fordi selv ALMA ikke er kraftig nok til at give et klart kig på områder af kosmos, hvor lyset, der bliver detekteret, blev udsendt for 12 milliarder år siden, da universet var omkring en syvendedel af dets nuværende alder. Men holdet forestiller sig, at galakserne kan være donutformet og orienteret på en sådan måde, at deres huller (og, dermed, kvasaren) kan ses.

"Det er et sjældent tilfælde, hvor geometrien er på linje, " siger Jacob Isbell, en UI senior fra Garrison, Iowa, hovedfag i fysik og astronomi og avisens anden forfatter. "Og det hul er tilfældigvis på linje med vores sigtelinje."

Forskerne tror nu, at de fleste kvasarer inde i støvede stjerneskudsgalakser ikke kan ses, fordi de er orienteret på en måde, der holder dem skjult. Men at finde fire eksempler på støvede starburst-galakser med synlige kvasarer virker ikke tilfældigt; faktisk, det tyder på, at der findes flere.

Avisen har titlen, "Det cirkumgalaktiske medium af submillimeter galakser. II. Utildækket QSOS inden for støvede stjerneudbrud og QSO sigtlinjer med nedslagsparametre under 100 kiloparsec."