Hvordan udvikler galakser sig? En universitetsstuderende kan have angivet det manglende link

En bachelorstuderende fra University of Massachusetts Amherst har bidraget med betydeligt arbejde med hensyn til væksten af ​​stjerner og sorte huller, hvilket giver nøgleindsigt i, hvordan de er forbundet. Denne nye information vil give James Webb Space Telescope (JWST) mulighed for mere effektivt at redegøre for, hvordan galakser fungerer præcist.

Astronomer ved, at galaksernes udvikling er drevet af to processer:væksten af ​​supermassive sorte huller i hver galakses centrum og dannelsen af ​​nye stjerner. Hvordan disse processer hænger sammen er forblevet et mysterium og er et af de spørgsmål, som det nyligt opsendte James Webb Space Telescope (JWST) vil undersøge. Arbejde af Meredith Stone, som dimitterede fra UMass Amhersts astronomiprogram i maj 2022, vil hjælpe videnskabsmænd med bedre at forstå, hvordan de er forbundet.

"Vi ved, at galakser vokser, kolliderer og ændrer sig gennem deres liv," siger Stone, som afsluttede denne forskning under ledelse af Alexandra Pope, professor i astronomi ved University of Massachusetts Amherst og seniorforfatter til et nyt papir, der for nylig blev offentliggjort i The Astrophysical Journal . "Og vi ved, at sorte huls vækst og stjernedannelse spiller afgørende roller. Vi tror, ​​at de to er forbundet, og at de regulerer hinanden, men indtil nu har det været meget svært at se præcis hvordan."

En del af grunden til, at det har været svært at studere samspillet mellem sorte huller og stjerner, er, at vi ikke rigtig kan se disse interaktioner, fordi de finder sted bag enorme skyer af galaktisk støv. "For galakser, der aktivt danner stjerner, kan mere end 90 % af det synlige lys absorberes af støv," siger Pope, "og dette støv absorberer synligt lys."

Der er dog en løsning:Når støvet absorberer synligt lys, varmes det op, og selvom det blotte menneskelige øje ikke kan se varme, kan infrarøde teleskoper. "Vi brugte Spitzer Space Telescope," siger Stone, som vil begynde sine kandidatstudier i astronomi ved University of Arizona til efteråret, "indsamlet under Great Observatories All-sky LIRG Survey (GOALS) kampagnen, for at se på midten af infrarødt bølgelængdeområde for nogle af de lyseste galakser, der er relativt tæt på Jorden." Især Stone og hendes medforfattere ledte efter særlige sporstoffer, der er fingeraftryk af sorte huller og stjerner midt i dannelsen.

Vanskeligheden er, at disse fingeraftryk er ekstremt svage og næsten umulige at skelne fra den generelle støj fra det infrarøde spektrum. "Hvad Meredith gjorde," siger Pope, "er at kalibrere målingerne af disse sporstoffer, så de er mere tydelige."

Når holdet havde disse mere distinkte observationer i hånden, kunne de se, at sorte hulsvækst og stjernedannelse faktisk sker samtidigt i de samme galakser, og de ser ud til at påvirke hinanden. Stone var endda i stand til at beregne forholdet, der beskriver, hvordan de to fænomener hænger sammen.

Ikke alene er dette en spændende videnskabelig præstation i sig selv, Stones arbejde kan tages op af JWST, med dets hidtil usete adgang til det mellem-infrarøde spektrum lys, og bruges til at nulstille meget tættere på de spørgsmål, der er tilbage. For selvom Stone og hendes medforfattere, inklusive UMass Amherst astronomi-studerende Jed McKinney, kvantificerede, hvordan sorte huller og stjerner er forbundet i den samme galakse, er det stadig et mysterium, hvorfor de er forbundet. + Udforsk yderligere

Supermassive sorte huller inde i døende galakser opdaget i det tidlige univers