De vroege sterrenstelsels van het universum zouden kunnen sterven door hun superzware zwarte gaten

De Melkweg is niet erg actief in relatie tot sterrenstelsels. Elk jaar produceert het ongeveer drie tot vier nieuwe sterren in zijn hele spiraallichaam, en sterren van alle leeftijden zijn overal verspreid te vinden.

Maar er zijn sterrenstelsels die veel stiller zijn – elliptische sterrenstelselsDe meeste stervorming is al lang geleden gestopt. In deze sterrenstelsels zijn geen of zeer weinig sterren te vinden die jonger zijn dan een bepaalde leeftijd, wat suggereert dat op een bepaald moment de meeste stervorming abrupt stopte, waardoor het sterrenstelsel langzaam door de eeuwen heen bleef knipperen, ster na ster.

De exacte manier waarop stervorming wordt gestopt in deze gladde, bijna karakterloze sterrenstelsels is een mysterie, maar astronomen denken dat dit iets te maken heeft met de massieve clusters. zwarte gaten Het wordt gevonden in het centrum van elk sterrenstelsel. Nu heeft een internationaal team van astronomen onder leiding van Kei Ito van de Graduate University of Advanced Studies, SOKENDAI in Japan nogmaals in het vroege heelal gekeken om te zien of dat het geval is.

Met behulp van enkele van ‘s werelds krachtigste telescopen hebben ze gegevens verzameld met meerdere golflengten van licht om sterrenstelsels te identificeren waarvan het licht van 9,5 miljard tot 12,5 miljard jaar door de baai van ruimtetijd heeft gereisd – oude sterrenstelsels zoals die elliptische sterrenstelsels die het dichtst bij ons staan ​​in de ruimte en tijd, waarvoor de stervorming op het punt stond in te storten.

De eerste stap was het gebruik van optische en infraroodgegevens om sterrenstelsels te identificeren waarin de stervorming doorgaat en die waarin de stervorming is gestopt.

De volgende stap was het gebruik van röntgen- en radiogegevens om de activiteit van het superzware zwarte gat te bepalen. Dit is het mechanisme waarmee astronomen geloven dat stervorming kan worden onderdrukt. Wanneer een superzwaar zwart gat wordt geactiveerd, verslindt het enorme hoeveelheden materie uit de ruimte eromheen. Dit proces is chaotisch en gewelddadig en produceert wat gezamenlijk bekend staat als “feedback”.

We weten allemaal dat er niets kan verschijnen buiten de waarnemingshorizon van een zwart gat, maar de ruimte eromheen is een andere zaak. Materiaal draait om het zwarte gat, zoals water rond een afvoer circuleert; Zwaartekracht en wrijving genereren intense straling die door het universum ontbrandt.

Een andere vorm van feedback is de vorm van jets die uit de poolgebieden van het zwarte gat komen. Men denkt dat materiaal buiten de waarnemingshorizon langs het externe magnetische veld van het zwarte gat versnelt, om vervolgens van de polen te worden losgelaten in de vorm van krachtige, gefocuste plasmastralen die met een groot percentage van de lichtsnelheid reizen.

Eindelijk worden superzware actieve zwarte gaten geboren Harde wind die hun melkwegstelsels overspoelden. Van alle drie de vormen van feedback – straling, jets en wind – wordt gedacht dat ze het koude moleculaire gas verwarmen en duwen dat nodig is om jonge sterren te vormen.

Over zulke enorme afstanden zijn sterrenstelsels moeilijk te zien; Het is te klein en te zwak voor ons hier en nu. Dus moesten de onderzoekers sterrenstelsels op elkaar “stapelen” om het radiolicht en de röntgenstralen te bevestigen die veelbetekenende tekenen zijn van een superzwaar zwart gat dat al die miljarden jaren actief is.

Maar het is haar gelukt. Het team ontdekte dat de “overtollige” röntgenstralen en het radiosignaal te krachtig zijn om te worden verklaard door sterren alleen in sterrenstelsels met weinig of geen stervorming. De beste verklaring voor dit signaal is de aanwezigheid van een actief superzwaar zwart gat. Bovendien was het signaal niet duidelijk in sterrenstelsels met continue stervorming.

De onderzoekers concluderen dat dit erop wijst dat het zeer aannemelijk is dat een actief superzwaar zwart gat een rol heeft gespeeld bij de plotselinge dood van deze mysterieuze spookstelsels.

Ze zeiden dat toekomstig onderzoek licht kan werpen op de gedetailleerde fysica van dit mysterieuze proces.

De zoekopdracht is gepubliceerd in Astrofysisch tijdschrift.

Omslagfoto tegoed: NASA, European Space Agency en Hubble Heritage Team/STScI/AURA; J. Blaxley/Washington State University.