Team opdager kvasar-tsunamier, der er i stand til at forhindre stjerner i at dannes

Ved at bruge de unikke muligheder i NASAs Hubble-rumteleskop, et hold af astronomer ledet af Virginia Techs Nahum Arav har opdaget de mest energiske udstrømninger, der nogensinde er set i universet.

Udstrømningerne stammer fra kvasarer og river gennem det interstellare rum svarende til tsunamier på Jorden, forårsager kaos på de galakser, hvori kvasarerne bor. Kvasarer er de geniale, kompakte kerner af fjerne galakser, der kan skinne 1, 000 gange lysere end deres værtsgalakser med hundreder af millioner stjerner. Deres centrale motorer er supermassive sorte huller, der er fyldt med indfaldende støv, gas, og stjerner, sagde Arav, professor ved Institut for Fysik, del af Virginia Tech College of Science.

Kvasarer skabes, når et sort hul fortærer stof, udsender således intens stråling. Drevet af det blærende strålingstryk fra det sorte hul, hjernerystende eksplosioner skubber materiale væk fra galaksens centrum til udstrømninger, der accelererer til betagende hastigheder, der er nogle få procent af lysets hastighed, sagde Arav.

"Disse udstrømninger er afgørende for forståelsen af ​​galaksers dannelse, " sagde Arav. "De skubber hundredvis af solmasser af materiale hvert år. Mængden af ​​mekanisk energi, som disse udstrømninger bærer, er op til flere hundrede gange højere end lysstyrken af ​​hele Mælkevejsgalaksen."

Resultaterne fremgår af marts-udgaven af Astrophysical Journal Supplements . Aravs forskerhold omfatter post-doc forsker Timothy Miller og doktorand Xinfeng Xu, begge fra Virginia Tech, samt Gerard Kriss og Rachel Plesha fra Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland.

Kvasarvindene spreder sig over galaksens skive, voldsomt fejende materiale, der ellers ville have dannet nye stjerner. Stråling skubber gassen og støvet over langt større afstande, end forskere tidligere troede, skabe en galakse-dækkende begivenhed, ifølge undersøgelsen.

Mens denne kosmiske tsunami brager ind i interstellart materiale, dens temperatur stiger til milliarder af grader, hvor materiale gløder hovedsageligt i røntgenstråler, men også bredt over lysspektret. Enhver, der overværede denne begivenhed, ville se et fantastisk fyrværkeri. "Du vil først få masser af stråling i røntgenstråler og gammastråler, og bagefter vil det perkolere til synligt og infrarødt lys, " sagde Arav. "Du ville få et kæmpe lysshow, som juletræer over hele galaksen."

Numerisk simulering af galakseudvikling tyder på, at sådanne udstrømninger kan forklare nogle vigtige kosmologiske gåder, såsom hvorfor astronomer observerer så få store galakser i universet, og hvorfor der er en sammenhæng mellem galaksens masse og massen af ​​dens centrale sorte hul. Denne undersøgelse viser, at sådanne kraftige kvasarudstrømninger burde være fremherskende i det tidlige univers.

"Både teoretikere og observatører har i årtier vidst, at der er en eller anden fysisk proces, der lukker for stjernedannelse i massive galakser, men karakteren af ​​den proces har været et mysterium. At sætte de observerede udstrømme ind i vores simuleringer løser disse udestående problemer i galaktisk evolution, " sagde Jeremiah P. Ostriker, en eminent kosmolog ved Columbia og Princeton universiteterne. (Ostriker var ikke involveret i denne undersøgelse.)

Bortset fra at måle de mest energiske kvasarer, der nogensinde er observeret, holdet opdagede også en anden udstrømning, der accelererede hurtigere end nogen anden. Udstrømningen steg fra næsten 43 millioner miles i timen til omkring 46 millioner miles i timen i en treårig periode. Forskerne mener, at accelerationen vil fortsætte med at stige, efterhånden som tiden går.

"Der var så mange opdagelser i dataene, at jeg følte mig som et barn i en slikbutik, " tilføjede Miller.

Astronomer var i stand til at måle den voldsomme hastighed af gas, der blev accelereret af kvasarvinden, ved at se på spektrale "fingeraftryk" af lys fra den glødende gas. Hubble ultraviolette data viser, at disse absorptionsegenskaber blev forskudt i spektret på grund af gassens hurtige bevægelse gennem rummet. Dette skyldes Doppler-effekten, hvor en genstands bevægelse komprimerer eller strækker lysets bølgelængder afhængigt af, om det nærmer sig eller trækker sig tilbage fra os. Kun Hubble har den ultraviolette følsomhed til at opnå de nødvendige observationer, der fører til denne opdagelse, ifølge NASA.