Den cirkumnukleære starburst-ring i infrarøde ultraluminøse galakser

Ultraluminous infrarøde galakser (ULIRG'er), drevet af starburst-aktivitet og ofte med supermassive sorte huller, der samler materiale ved deres kerner, indeholder store reservoirer af molekylær gas. Dette kan forventes:Molekylær gas er råmaterialet til nye stjerner, og desuden indebærer tilstedeværelsen af ​​det infrarøde lysende varme støv en overflod af molekylær gas. Galaksekollisioner udløser ofte stjernedannelsesaktivitet, og simuleringer afslører, at når de to galakser smelter sammen, har deres gas en tendens til at falde mod det nukleare område, hvor den udvikler sig til en skive med en radius på omkring 1500 lysår. Mange sådanne galakser er observeret at have stærke cirkumnukleære stjerneudbrud, tilsyneladende som følge heraf. Observationer af carbonmonoxidgassen (CO) i ULIRG'er, en rigelig, men lav massefylde molekylær art, har faktisk fundet beviser for cirkumnukleare skiver i det brede område af hastigheder, som gassen viser, karakteristisk for roterende skiver. Imidlertid, astronomer ved, at stjernedannelse kræver tilstedeværelse af gas, der er 10-100 gange tættere end den, der spores af CO; de er usikre på fordelingen af ​​tættere materiale, og også den rolle, som den aktive kerne kan spille i udformningen af ​​disken.

Det nyligt afsluttede Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano (LMT) er verdens største enkeltskål, styrbar, submillimeter-bølgelængde teleskop (dets diameter er halvtreds meter), og er et binationalt projekt mellem México og USA. De submillimeter bølgelængder er ideelle til at studere det kølige, tæt molekylær gas i arter som HCN og CS. CfA-astronomen Giovanni Fazio var medlem af et hold, der brugte LMT til at studere den tætte molekylære gas i den cirkumnukleare skive i ULIRG UGC5101. Astronomerne observerede ni molekyler og fandt ud af, at disse tætte gassporere også viste brede hastighedsprofiler, der spænder over omkring 800 km/sek. alle med den dobbelte topform, der er karakteristisk for at se en roterende torus let kant-på.

Når en skives rotation er domineret af gravitationskræfter, dets materiale bevæger sig i overensstemmelse med Keplers love (de samme love styrer planeternes kredsløb), hvor det inderste materiale kredser hurtigst - det modsatte af adfærden for en roterende stiv skive. Forskerne konkluderer, at den cirkumnukleare skive i UGC5101 følger Keplersk adfærd, og fordi de forskellige molekyler sporer materiale med lidt forskellig densitet, kan de bruge hver arts Kepler-hastighed til at modellere fordelingen af ​​tætheden over skiven, med de indre områder med højere tæthed, der bevæger sig hurtigere. Det nye resultat, en af ​​de første til den nye LMT, hjælper med at modellere mere detaljeret strukturen af ​​den cirkumnukleære starburst-ring, dens fusionsudvikling, og dets samspil med den aktive kerne.