En spærret galakse massiv molekylær indstrømning

Store mængder gas ledes nogle gange til en galakses nukleare områder, med dybe konsekvenser. Gassen udløser starburst aktivitet og kan også fodre det supermassive sorte hul, omdanne den til en aktiv galaktisk kerne (AGN); De supermassive sorte huller i AGN menes faktisk at vinde det meste af deres masse i disse tilvækstbegivenheder. Til sidst, ydre tryk fra supernovaer, stød, og/eller AGN-aktivitet afslutter tilstrømningen. Galaxy-fusioner menes at være en mekanisme, der er i stand til at udløse disse massive tilstrømninger ved at forstyrre mediet. En mindre dramatisk årsag kan skyldes gasstrømme induceret af en kombination af galaktisk rotation og gravitationel ustabilitet genereret af galaktiske stænger, de langstrakte centrale strukturer (sammensat af stjerner) fundet i adskillige spiralgalakser inklusive Mælkevejen.

Hvad der sker med indfaldende gas, når den støder på et nukleart område, er dårligt forstået, fordi den meget høje tilsløring omkring galaktiske kerner gør optiske observationer udfordrende. Astronomer har derfor været afhængige af data fra langt infrarøde og submillimeter bølgelængdeobservationer, som kan trænge ind i støvet, selvom billeddannelse med længere bølgelængde typisk mangler den høje rumlige opløsning, der er nødvendig. Infrarød spektroskopi har været en af ​​de bedste måder at overvinde begge vanskeligheder, fordi strålingen ikke kun trænger ind i støvet, styrkerne og formerne af spektrallinjer kan modelleres til at udlede selv små dimensioner såvel som temperaturer, tætheder, og andre karakteristika ved de emitterende områder.

CfA astronomer Eduardo Gonzalez-Alfonso, Matt Ashby, og Howard Smith ledede et hold, der modellerede infrarøde spektre af vanddamp fra kerneområdet i den ultraluminøse galakse ESO320-G030, omkring 160 millioner lysår væk, en galakse, der udsender omkring hundrede gange så meget energi som Mælkevejen. Dataene blev opnået med Herschel Space Observatory og ALMA submillimeter facilitet. Denne galakse viser ingen tegn på at have været i en fusion, den viser heller ikke tegn på AGN-aktivitet, men det har en klar og kompleks central stangstruktur og indfaldende gas, som tidligere blev opdaget gennem infrarød spektroskopi.

Astronomerne observerede og modellerede tyve spektrale træk ved vanddamp, nok diagnostiske linjer til at modellere kompleksiteten af ​​de emitterende områder. De vellykkede resultater krævede en tre-komponent nuklear model:en varm konvolut (ca. 50 kelvin) omkring 450 lysår i radius, inden for hvilken er en anden komponent, en atomskive med en radius på omkring 130 lysår, og endelig en meget varmere kompakt kerne (100 kelvin) omkring 40 lysår i radius. Disse tre komponenter alene udsender næsten 70 % af galaksens lysstyrke fra et stjerneudbrud, der danner omkring 18 solmasser af stjerner om året (Mælkevejen er i gennemsnit omkring én om året). Massetilstrømningen til regionen er omtrent den samme som stjerneproduktionen - omkring 18 solmasser om året. Ud over disse konklusioner om atomområdet, astronomerne bruger deres bedst egnede resultater til at modellere 17 andre molekylære arter (udover vand) set i det fjerne infrarøde spektre, herunder ioniserede molekyler og kulstof- og nitrogenbærende molekyler. De samlede resultater, især den ekstremt høje overflod af ioniserede molekyler, antyder den stærke tilstedeværelse af forbedrede ioniserende kosmiske stråler og kaster lys over kemien i den komplekse nukleare zone.