Gdy galaktyki się starzeją, proces powstawania gwiazd zatrzymuje się tam. Ale dlaczego? Wygląda na to, że astronomowie znaleźli przestępcę w pościgu.
Obecnie wiemy, że większość galaktyk ma supermasywne czarne dziury w środku. Niektóre zjawiska energetyczne występują w tych galaktycznych potworach, zwłaszcza gdy coś wpada w ich dysk akrecyjny i horyzont zdarzeń. Często energia wytwarzana przez aktywny rdzeń galaktyki (gdzie znajdują się te czarne dziury) kontroluje formowanie się gwiazd w całej galaktyce.
W nowym badaniu opublikowanym w miesięczniku Royal Astronomical Society's Monthly Notices naukowcy uważają, że odkryli powód, dla którego galaktyki „wyłączają” proces formowania się gwiazd z wiekiem.
Jest to niezwykle szczegółowy widok teleskopu Hubble'a w galaktyce spiralnej NGC 4921, znajdującego się na tle bardziej odległych podobnych obiektów. Ramka składa się z ponad 80 pojedynczych obrazów, które przeszły przez filtry żółte i podczerwone.
„Kiedy patrzysz w przeszłość historii wszechświata, widzisz, jak gwiazdy rodzą się w galaktykach” - mówi Tobias Brak z Johns Hopkins University. „W pewnym momencie proces powstawania gwiazd zatrzymuje się. Pytanie brzmi: dlaczego? Uważamy, że aktywne czarne dziury są główną przyczyną tego zjawiska”.
Małżeństwo i jego koledzy zastosowali metodę badania dużych gromad galaktyk w pojedynczej galaktyce. W ten sposób odkryli, że supermasywne czarne dziury tworzą „sprzężenie zwrotne w częstotliwościach radiowych”, które podgrzewają galaktyki, zapobiegając chłodzeniu, przywieraniu i powstawaniu nowych gwiazd międzygwiezdnych gazów. Masywne czarne dziury w pewnym wieku stają się rodzajem „przełącznika” i absorbują struktury tworzące gwiazdy.
Jest to część programu Hubble'a „Frontier Fields”, który analizuje rozkład masy w tych gigantycznych gromadach i wykorzystuje efekt grupowania soczewek, aby przyjrzeć się dalej Wszechświatowi.
Z reguły efekt Sunyev-Zeldovich jest wykorzystywany do badania, czy pierwotne kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła (echo Wielkiego Wybuchu) oddziałuje z elektronami wewnątrz gazów międzygwiezdnych zablokowanych w gromadach setek galaktyk. Ale po raz pierwszy zastosowano tę metodę do pomiaru ośrodka międzygwiezdnego w jednej galaktyce.
„Efekt Sunyev-Zeldovich jest zwykle używany do badania gromad setek galaktyk, ale galaktyka, którą badamy, zawiera tylko jedną lub dwie struktury” - powiedziała Megan Graral, również z Johns Hopkins University.
Korzystając z tego efektu, naukowcy odkryli, że wszystkie badane galaktyki miały taką samą wartość „sprzężenia zwrotnego częstotliwości radiowej” jak galaktyki, której brakowało możliwości powstawania gwiazd. Tak się złożyło, że galaktyki te są dużymi i dojrzałymi galaktykami eliptycznymi, w których podgrzany gaz międzygwiezdny został pozbawiony możliwości chłodzenia.
„Jeśli gaz pozostaje gorący, nie może upaść pod własnym ciężarem. Jeśli gaz nie może upaść, nie powstają nowe gwiazdy” - dodaje Małżeństwo.
Jest to nowa szczegółowa migawka galaktyki spiralnej Messier 61 i jej centralnej części. Obraz został złożony z obserwacji z lat 2003 i 2004 z kamery Hubble High-Resolution Channel (HRC), która została teraz odpisana. Jego druga nazwa to NGC 4303. Znajduje się ona 100 000 lat świetlnych i przypomina rozmiar naszej galaktyki. Wraz z Drogą Mleczną wchodzą do galaktycznej grupy w gwiazdozbiorze Panny, która przechowuje do 2000 galaktyk spiralnych i eliptycznych. „Informacje zwrotne dotyczące częstotliwości radiowych” pojawiają się, gdy coś dostaje się do otoczenia otaczającego czarną dziurę. Chociaż czarna dziura nieuchronnie pochłania wszystko, część tej masy, przez jakiś jeszcze niezrozumiały mechanizm, zostanie przyspieszona do prędkości relatywistycznej i wyrwie się z biegunów czarnej dziury. Ten energetycznie potężny strumień plazmy poruszający się z prędkością bliską prędkości światła generuje potężne fale radiowe ogrzewające gazy w całej galaktyce.
Chociaż mechanizmy leżące u podstaw efektu „sprzężenia zwrotnego częstotliwości radiowej” są przedmiotem debaty, wynik jest oczywisty: czarne dziury działają jako element grzejny na płycie, utrzymując gorący gaz międzygwiezdny i zatrzymując proces formowania się gwiazd w starych galaktykach.
