Hvorfor fører nogle galaktiske foreninger til undergang?

Tre billeder fra NASAs Spitzer-rumteleskop viser par af galakser på spidsen af ​​kosmiske konsolideringer. Selvom galakserne ser adskilte ud nu, tyngdekraften trækker dem sammen, og snart vil de kombineres for at danne nye, sammensmeltede galakser. Nogle fusionerede galakser vil opleve milliarder af års vækst. For andre, imidlertid, fusionen vil sætte gang i processer, der i sidste ende standser stjernedannelsen, dømmer galakserne til at visne for tidligt.

Kun nogle få procent af galakserne i det nærliggende univers smelter sammen, men galaksesammenlægninger var mere almindelige for mellem 6 milliarder og 10 milliarder år siden, og disse processer formede vores moderne galaktiske landskab dybt. I mere end 10 år, forskere, der arbejder på Great Observatories All-sky LIRG Survey, eller MÅL, har brugt nærliggende galakser til at studere detaljerne i galaksefusioner og til at bruge dem som lokale laboratorier for den tidligere periode i universets historie. Undersøgelsen har fokuseret på 200 objekter i nærheden, inklusive mange galakser i forskellige stadier af sammensmeltning. Billederne ovenfor viser tre af disse mål, afbilledet af Spitzer.

På disse billeder, forskellige farver svarer til forskellige bølgelængder af infrarødt lys, som ikke er synlige for det menneskelige øje. Blå svarer til 3,6 mikron, og grøn svarer til 4,5 mikron – begge stærkt udsendt af stjerner. Rød svarer til 8,0 mikron, en bølgelængde, der for det meste udsendes af støv.

En af de primære processer, der menes at være ansvarlige for et pludseligt stop i stjernedannelsen inde i en sammensmeltet galakse, er et overfodret sort hul. I centrum af de fleste galakser ligger et supermassivt sort hul - et kraftfuldt dyr, der er millioner til milliarder af gange mere massivt end Solen. Under en galaktisk fusion, gas og støv bliver drevet ind i centrum af galaksen, hvor de hjælper med at lave unge stjerner og også fodrer det centrale sorte hul.

Men dette pludselige udbrud af aktivitet kan skabe et ustabilt miljø. Stødbølger eller kraftige vinde produceret af det voksende sorte hul kan feje gennem galaksen, udstøder store mængder gas og lukker stjernedannelsen ned. Tilstrækkeligt kraftige eller gentagne udstrømninger kan hindre galaksens evne til at lave nye stjerner.

Forholdet mellem fusioner, udbrud af stjernedannelse, og sorte huls aktivitet er kompleks, og videnskabsmænd arbejder stadig på at forstå det fuldt ud. En af de nyligt fusionerede galakser er genstand for en detaljeret undersøgelse med W.M. Keck Observatory på Hawaii, hvor GOALS-forskere søgte efter galaktiske chokbølger drevet af den centrale aktive galaktiske kerne, et ekstremt lyst objekt drevet af et supermassivt sort hul, der lever af materiale omkring det. Manglen på choksignaturer tyder på, at den rolle, som aktive galaktiske kerner spiller i formningen af ​​galaksevækst under en fusion, måske ikke er ligetil.

Sammensmeltende galakser i det nærliggende univers ser særligt lyse ud for infrarøde observatorier som Spitzer. GOALS-undersøgelser har også været afhængige af observationer af målgalakserne fra andre rumbaserede observatorier, inklusive NASAs Hubble og Chandra rumteleskoper, Den Europæiske Rumorganisations Herschel-satellit, samt faciliteter på jorden, inklusive Keck Observatory, National Science Foundations Very Large Array og Atacama Large Millimeter Array.