Co-evolution sort hul mysterium uddybet af en ny ALMA observation

Ved at bruge Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) til at observere en aktiv galakse med en stærk ioniseret gasudstrømning fra det galaktiske centrum, et hold ledet af Dr. Yoshiki Toba fra Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA, Taiwan) har opnået et resultat, der gør astronomerne endnu mere forvirrede - holdet opdagede tydeligt kulilte (CO) gas, der er forbundet med den galaktiske skive, alligevel har de også fundet ud af, at CO-gassen, der sætter sig i galaksen, ikke er påvirket af den stærke ioniserede gasudstrømning, der udsendes fra det galaktiske centrum.

Ifølge et populært scenarie, der forklarer dannelsen og udviklingen af ​​galakser og supermassive sorte huller, stråling fra galaktiske centre – hvor supermassive sorte huller befinder sig – kan i væsentlig grad påvirke den molekylære gas (såsom CO) og galaksernes stjernedannelsesaktiviteter. Med et ALMA-resultat, der viser, at den ioniserede gasudstrømning drevet af det supermassive sorte hul ikke nødvendigvis påvirker dets værtsgalakse, "det har gjort co-evolutionen af ​​galakser og supermassive sorte huller mere forvirrende, Yoshiki forklarer, "det næste skridt er at undersøge flere data om denne slags galakser. Det er afgørende for at forstå det fulde billede af dannelsen og udviklingen af ​​galakser og supermassive sorte huller."

Besvarelse af spørgsmålet "Hvordan dannede og udviklede galakser sig i løbet af universets 13,8 milliarder år lange historie?" har været et topproblem i moderne astronomi. Undersøgelser har allerede afsløret, at næsten alle massive galakser har et supermassivt sort hul i deres centre. I de seneste resultater, undersøgelser afslørede yderligere, at masserne af sorte huller er tæt korreleret med dem i deres værtsgalakser. Denne korrelation antyder, at supermassive sorte huller og deres værtsgalakser har udviklet sig sammen og interageret tæt med hinanden, mens de vokser, også kendt som co-evolutionen af ​​galakser og supermassive sorte huller.

Gasudstrømningen drevet af et supermassivt sort hul i det galaktiske centrum er for nylig blevet fokus for opmærksomhed, da det muligvis spiller en nøglerolle i samudviklingen af ​​galakser og sorte huller. En bredt accepteret idé har beskrevet dette fænomen som:den stærke stråling fra det galaktiske center, hvori det supermassive sorte hul befinder sig, ioniserer den omgivende gas og påvirker selv molekylær gas, der er ingrediensen i stjernedannelsen; den stærke stråling aktiverer eller undertrykker stjernedannelsen af ​​galakser. Imidlertid, "Vi astronomer forstår ikke den virkelige sammenhæng mellem aktiviteten af ​​supermassive sorte huller og stjernedannelse i galakser, " siger Tohru Nagao, Professor ved Ehime University. "Derfor, mange astronomer inklusive os er ivrige efter at observere den virkelige scene for samspillet mellem den nukleare udstrømning og de stjernedannende aktiviteter, for at afsløre mysteriet om co-evolutionen."

Holdet har fokuseret på en bestemt type objekter kaldet Dust-Obscured Galaxy (DOG), som har en fremtrædende egenskab:på trods af at de er meget svage i det synlige lys, det er meget lyst i det infrarøde. (Figur 1).

Astronomer tror, ​​at HUNDE har aktivt voksende supermassive sorte huller i deres kerner. I særdeleshed, én HUND (WISE1029+0501, herefter WISE1029) er udstrømmende gas ioniseret af den stærke stråling fra dets supermassive sorte hul. WISE1029 er kendt som et ekstremt tilfælde med hensyn til udstrømning af ioniseret gas, og denne særlige faktor har motiveret forskerne til at se, hvad der sker med dens molekylære gas.

Ved at gøre brug af ALMAs enestående følsomhed, som er fremragende til at undersøge egenskaber af molekylær gas og stjernedannende aktiviteter i galakser, holdet udførte deres forskning ved at observere CO og det kolde støv fra galaksen WISE1029 (figur 2). Efter detaljeret analyse, overraskende fandt de, der er ingen tegn på signifikant molekylær gasudstrømning. Desuden, stjernedannende aktivitet er hverken aktiveret eller undertrykt. Dette indikerer, at en stærk ioniseret gasudstrømning lanceret fra det supermassive sorte hul i WISE1029 hverken påvirker den omgivende molekylære gas eller stjernedannelsen væsentligt.

Der har været mange rapporter, der siger, at den ioniserede gasudstrømning drevet af tilvækstkraften fra et supermassivt sort hul har stor indflydelse på omgivende molekylær gas. Imidlertid, det er et meget sjældent tilfælde, at der ikke er nogen tæt vekselvirkning mellem ioniseret og molekylær gas, som forskerne rapporterer denne gang. Yoshiki og holdets resultat tyder på, at strålingen fra et supermassivt sort hul ikke altid påvirker den molekylære gas- og stjernedannelse i dens værtsgalakse.

Mens deres resultat gør co-evolutionen af ​​galakser og supermassive sorte huller mere forvirrende, Yoshiki og hans team er spændende med at afsløre det fulde billede af scenariet. Han siger, "at forstå en sådan co-evolution er afgørende for astronomi. Ved at indsamle statistiske data om denne slags galakser og fortsætte i flere opfølgende observationer ved hjælp af ALMA, vi håber at afsløre sandheden."

Disse observationsresultater blev offentliggjort som Toba et al. "Intet tegn på stærk molekylær gasudstrømning i en infrarødt lys, støvtilsløret galakse med stærk ioniseret gasudstrømning" i Astrofysisk tidsskrift i december 2017.