Studie: Aktiva svarta hål kan främja stjärnbildning

En studie publicerad den 15 september i The Astrophysical Journal har funnit att supermassiva svarta hål som aktivt drar till sig materia kan bidra till stjärnbildning i sina värdgalaxer istället för att undertrycka den, vilket utmanar en allmänt vedertagen uppfattning om hur galaxer utvecklas.

Forskare ledda av Peixin Zhu, doktorand vid Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, undersökte nio närliggande galaxer med hjälp av instrumentet Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) på European Southern Observatorys Very Large Telescope. I samtliga nio galaxer identifierade teamet stjärnbildande ringar på avstånd mellan cirka 0,8 och 6 kiloparsec från det galaktiska centrumet, tillsammans med konformade regioner av joniserad gas och snabba chockvågor som uppstår när energiutflöden från det svarta hålet kolliderar med omgivande gasphys+1.

Ett tydligt mönster framträder

Studien använde en ny tredimensionell diagnostisk teknik för att separera tre distinkta fenomen: stjärnbildning, strålning från det aktiva svarta hålet och excitation genom chockvågor. Ett konsekvent fynd utmärkte sig i hela urvalet.

"Det mest intressanta fenomenet med chockvågorna är att de alltid rör sig vinkelrätt mot det svarta hålets utflöden", säger Zhu. "Det är mycket vanligt, och vi ser det konsekvent i alla nio galaxer."phys

Teamets tolkning fick oberoende stöd av observationer från NASA:s Chandra X-ray Telescope.starlust+1

"Vi ser att svarta hål inte bara konsumerar material i galaxernas centrum, utan att de aktivt omformar sin omgivning", säger Lisa Kewley, astrofysiker och chef för Center for Astrophysics som handledde Zhu i forskningen. "Detta arbete hjälper oss att förstå en komplex återkopplingscykel som spelar en viktig roll i galaxernas utveckling."cfa.harvard

Omprövning av AGN-återkoppling

Den rådande teorin om AGN-återkoppling gör gällande att energi som frigörs av supermassiva svarta hål värmer upp eller driver ut gas från den omgivande galaxen, vilket stoppar stjärnbildningen. En separat studie publicerad i mars fann att kvasarer kan undertrycka stjärnbildning i närliggande galaxer miljontals ljusår bort. Men de nya resultaten tyder på att förhållandet är mer nyanserat, där det svarta hålets aktivitet samtidigt driver utflöden och skapar förutsättningar för att nya stjärnor ska kunna bildas.sciencedaily

"När vi väl kunde upplösa dem såg vi att de inte bara drar till sig saker, utan att de också kastar ut saker", säger Zhu. "Injektion och ackretion är sammankopplade."phys

Resultaten, som bygger på teoretiska modeller utvecklade av Zhu tillsammans med Kewley och Ralph Sutherland vid Australian National University, visar att aktivt växande svarta hål deltar i en komplex cykel av ackretion, utflöde och interaktion med sina värdgalaxer – en cykel som standardmetoder ensamma kanske inte fullt ut kan fånga upp.arxiv+1