At forstå dannelsen af stjerner og galakser tidligt i universets historie er fortsat noget af en gåte, og en ny undersøgelse kan have vendt vores nuværende forståelse på hovedet. Resultaterne gav overvældende bevis for, at radiostråler, der stikker ud fra et galaktisk centrum, forbedrer stjernedannelse - et resultat, der direkte modsiger aktuelle modeller, hvor stjernedannelse hindres eller endda stoppes.
Alle tidlige galakser består af intenst lysende kerner drevet af enorme sorte huller. Disse såkaldte aktive galaktiske kerner, eller kort sagt AGN, er stadig emnet for intens undersøgelse. En specifik mekanisme, astronomer studerer, er kendt som AGN-feedback.
”Feedback er astronomens slangbegivenhed for den måde, hvorpå en AGN - med sin store mængde energiudslip - påvirker dens værtsgalakse,” Dr. Zinn, førende forsker i denne undersøgelse, for nylig fortalte Space Magazine. Han forklarede, at der er både positiv feedback, hvor AGN vil fremme hovedaktiviteten i galaksen: stjernedannelse og negativ feedback, hvor AGN vil hindre eller endda stoppe stjernedannelse.
Aktuelle simuleringer af galaksevækst påkalder stærk negativ feedback.
”I de fleste kosmologiske simuleringer bruges AGN-feedback til at afkorte stjernedannelse i værtsgalaksen,” sagde Zinn. ”Dette er nødvendigt for at forhindre, at de simulerede galakser bliver for lyse / massive.”
Zinn et al. fandt stærkt bevis for, at dette ikke er tilfældet for et stort antal tidlige galakser, idet de hævdede, at tilstedeværelsen af en AGN faktisk forbedrer stjernedannelse. I sådanne tilfælde kan den samlede stjernedannelsesfrekvens for en galakse øges med en faktor 2 - 5.
Desuden viste teamet, at der forekommer positiv feedback i radiolyslys AGN. Der er en stærk sammenhæng mellem den langt infrarøde (indikativ for stjernedannelse) og radioen.
Nu er en sammenhæng mellem radioen og den langt infrarøde ikke fremmed for den galaktiske astronomi. Stjerner dannes i ekstremt støvede regioner. Dette støv absorberer stjernelyset og udsender det i det fjerneste infrarøde. Stjernerne dør derefter i enorme supernovaeksplosioner, hvilket forårsager kraftige chockfronter, som accelererer elektroner og fører til udsendelse af stærk synkrotronstråling i radioen.
Denne sammenhæng er imidlertid en fremmed for AGN-undersøgelser. Nøglen ligger i radiostrålerne, der trænger langt ind i selve værtsgalaksen. En "jet, der er lanceret fra AGN, rammer den mellemliggende gas i værtsgalaksen og inducerer derved supersoniske chok og turbulens," forklarer Zinn. "Dette forkorter klumpetiden for gas, så den kan kondensere til stjerner meget hurtigere og mere effektiv."
Denne nye konstatering formidler, at de nøjagtige mekanismer, som AGN interagerer med deres værtsgalakser, er meget mere kompliceret end tidligere antaget. Fremtidige observationer vil sandsynligvis kaste en ny forståelse af udviklingen af galakser.
Holdet brugte primært data fra Chandra Deep Field South-billedet
men også data fra Hubble, Herschel og Spitzer.
Resultaterne vil blive offentliggjort i Astrophysical Journal (fortrykt tilgængeligt her).
