Supernova-eksplosioner og jetstrålerne fra et uhyrligt sort hul spreder en galakas stjernegående gas og driver en dramatisk omdannelse fra spiralgalaktisk ungdom til ældre elliptiske, ifølge en ny undersøgelse af en for nylig fusioneret galakse. Kølig gas, det brændstof, som nye stjerner dannes fra, er essentielt for en galakse ungdom og styrke. Men supernovaeksplosioner kan starte tilbagegangen i stjernedannelse, og derefter afslutter chokbølger fra det supermassive sorte hul jobbet, og omdanner spiralgalakser til “røde og døde” elliptiske stoffer.
Astronomer tror, de har identificeret en for nylig fusioneret galakse, NGC 3801, hvor dette gastab lige er kommet i gang. Ved hjælp af ultraviolette observationer fra NASAs Galaxy Evolution Explorer (GALEX) og en række andre instrumenter udfylder de nye fund et vigtigt hul i den nuværende forståelse af den galaktiske udvikling.
”Vi har fanget en galakse i ferd med at ødelægge dens gasformige brændstof til nye stjerner og marsjerer mod at være en rød-og-død type galakse,” sagde Ananda Hota, hovedforfatter af et nyt papir i de månedlige meddelelser om Royal Astronomical Samfund. "Vi har fundet et afgørende manglende stykke til at forbinde og løse puslespillet i denne fase af galakseudviklingen."
Det har længe været kendt, at gasrige spiralgalakser som vores Mælkeveje smadrer sammen for at skabe elliptiske galakser som dem, der blev observeret i undersøgelsen. Disse store, runde galakser har meget lidt stjernedannelse.
De supermassive sorte huller, der bor i centrum af galakser, kan blusse op, når de glemmes af gas under galaktiske fusioner. Når et kæmpe sort hul fodres, skyder kolossale stråler af materie ud fra det, hvilket giver anledning til det, der er kendt som en aktiv galaktisk kerne. Ifølge teorien opvarmes chokbølger fra disse jetfly og spreder reservoirerne af kold gas i elliptiske galakser og forhindrer således nye stjerner i at tage form.
NGC 3801 viser tegn på en sådan proces. Denne galakse er unik i, at bevis for en tidligere fusion ses tydeligt, og chokbølgerne fra det centrale sorte huls jetfly er begyndt at sprede sig for nylig. Forskerne brugte Galaxy Evolution Explorer til at bestemme galaksens stjerners alder og dechiffrere dens evolutionære historie. De ultraviolette observationer viser, at NGC 3801s stjernedannelse er petereteret i løbet af de sidste 100 til 500 millioner år, hvilket viser, at galaksen virkelig er begyndt at efterlade sine ungdommelige år. Manglen på mange store, nye, blå stjerner får NGC 3801 til at se gullig og rødlig ud i synligt lys og dermed middelaldrende.
Hvad får galaksen til at ældes og få færre stjerner? De kortvarige blå stjerner, der dannede sig lige efter den blev fusioneret med en anden galakse, er allerede sprængt som supernovaer. Data fra NASAs Hubble-rumteleskop afslørede, at disse stellare eksplosioner har udløst en hurtig udstrømning af opvarmet gas fra NGC 3801s centrale regioner. Denne udstrømning er begyndt at forvise reserverne af kold gas og dermed skåret i NGC 3801s samlede stjernefremstilling.
Nogle stjernedannelser sker stadig i NGC 3801, som vist i ultraviolette bølgelængder observeret af Galaxy Evolution Explorer og i infrarøde bølgelængder detekteret af NASAs Spitzer-rumteleskop. Men den sidste ungdomsflimring slukkes snart af kolossale chokbølger fra det sorte huls jetfly, set i røntgenlys af NASAs Chandra røntgenobservatorium. Disse eksplosionsbølger skynder sig udad fra det galaktiske centrum med en hastighed på næsten to millioner miles i timen (næsten 900 kilometer i sekundet). Bølgerne vil nå de ydre dele af NGC 3801 på cirka 10 millioner år og sprede enhver resterende kølig brintgas og gøre galaksen virkelig rød og død.
Astronomer synes overgangen, der blev fanget tidligt i tilfældet med NGC 3801 - fra fusionen af gasrige galakser til fremkomsten af en gammel elliptisk udseende - sker meget hurtigt på kosmiske tidsskalaer.
”Slukning af stjernedannelse ved feedback fra den aktive galaktiske kerne forekommer sandsynligvis på kun en milliard år. Det er ikke meget længe sammenlignet med en 10-milliardårsalder i en typisk stor galakse, ”sagde Hota. ”Den eksplosive chokbølgebegivenhed forårsaget af det sorte sorte hul er så kraftig, at det dramatisk kan ændre den fremtidige udvikling i udviklingen af en hel galakse.”
Yderligere observationer til undersøgelsen i optisk lys kommer fra Sloan Digital Sky Survey og i radio ved hjælp af Very Large Array i New Mexico.
Hota er en astronom i Pune, Indien, udførte undersøgelsen som en postdoktoral forsker ved Institut for Astronomi & Astrofysik ved Academia Sinica i Taipei, Taiwan.
