Billedkredit: Chandra
Nye billeder taget af Chandra X-Ray Observatory viser galakser i en energisk fase i deres udvikling. Astronomer mener, at dette kun er et trin i længere cyklus, hvor gas afkøles til dannelse af galakser, som derefter smelter sammen og skaber et supermassivt sort hul. Stråler af varm gas sprænger væk fra det sorte hul, der fejer væk alt stof, hvilket giver gassen en chance for at køle ned igen? og derefter starter cyklussen igen.
Billeder lavet af NASAs Chandra røntgenobservatorium har afsløret to fjerne, kosmiske byggepladser, der brummer med aktivitet. Denne opdagelse viser, hvordan supermassive sorte huller styrer væksten af massive galakser i det fjerne univers.
Røntgenstråler blev detekteret fra store skyer med højenergipartikler omkring galakserne 3C294 og 4C41.17, som ligger henholdsvis 10 og 12 milliarder lysår fra Jorden. De energiske partikler blev til overs fra fortidens eksplosive begivenheder, der kan spores gennem røntgenstråler og radiostråler tilbage til de supermassive sorte huller, der er placeret i centrum af galakserne.
"Disse galakser afslører en energisk fase, hvor et supermassivt sort hul overfører betydelig energi til gassen, der omgiver galakserne," sagde Andrew Fabian fra Englands Cambridge University, hovedforfatter af et papir på 3C294, der skal vises i en kommende udgave af Månedens Meddelelser fra Royal Astronomical Society. ”Dette ser ud til at være afgørende for at forklare de nuværende galaksers forvirrende egenskaber, især dem, der grupperes i store klynger,” sagde han.
Det fremkomne billede er af en storslået kosmisk cyklus. Et tæt område af intergalaktisk gas afkøles til dannelse af flere mindre galakser, der smelter sammen til en større galakse med et supermassivt sort hul. Galaksen og dets centrale sorte hul fortsætter med at vokse, indtil energien, der genereres af jetfly fra nærheden af det glupske sorte hul, stopper faldet af stof ind i det sorte hul. Millioner af år efter, at jetaktiviteten er aftaget, genstande genoptages i det sorte hul, og cyklussen begynder på ny.
Både 3C294 og 4C41.17 bor i områder i rummet, der indeholder usædvanligt stort antal galakser. Gassen og galakserne, der omgiver disse galakser, vil til sidst kollapse og danne galakse klynger, nogle af de mest massive objekter i universet. Selvom 3C294 og 4C41.17 vil vokse til store størrelser, gennem akkumuleringen af omgivende stof, der danner hundreder af milliarder af stjerner, går deres vækst ikke ukontrolleret.
”Det er som om naturen forsøger at indføre en vægtgrænse for størrelsen på de mest massive galakser,” sagde Caleb Scharf fra Columbia University, New York, og hovedforfatter af et papir på 4C41.17, der offentliggøres i The Astrophysical Journal. ”Chandra-observationer har givet os en vigtig anelse om, hvordan dette sker. Jetstrålene med høj energi giver de supermasse sorte huller en udvidet rækkevidde til at regulere væksten af disse galakser, ”sagde han.
I 3C294 og 4C41.17 har de varme hvirvlende infernoer omkring deres supermassive sorte huller lanceret magnetiserede jetfly af højenergipartikler, der først blev identificeret med radioteleskoper. Disse jetfly, som også blev opdaget af Chandra, har fejet skyer af støv og gas og har været med til at udløse dannelse af milliarder af nye stjerner. De støvede, stjernedannende skyer fra 4C41.17, den mest kraftfulde kilde til infrarød stråling nogensinde er observeret, er indlejret i endnu større gasskyer.
Astronomer brugte for nylig Keck-observatoriet til at observere disse større skyer, som har en temperatur på 10.000 grader. Disse skyer er resterende materiale fra galaksens dannelse og burde have afkølet hurtigt ved stråling i fravær af en varmekilde.
”Det er vigtigt, at de varme gasskyer falder tæt sammen med det største omfang af røntgenemissionen,” sagde Michiel Reuland fra Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, Californien, en medforfatter på 4C41.17-papiret og et papir, der beskriver Keck-observatoriet arbejde. ”Chandra-resultaterne viser, at partikler eller stråling med høj energi kan levere den nødvendige energi til at lyse op for disse skyer,” sagde han.
De fleste af røntgenstrålene fra 4C41.17 og 3C294 skyldes kollisioner af energiske elektroner med den kosmiske baggrund af fotoner produceret i det varme tidlige univers. Fordi disse galakser er langt væk, stammer deres observerede stråling, da universet var yngre og baggrunden var mere intens. Denne effekt forbedrer X-strålingen og hjælper astronomer med at studere ekstremt fjerne galakser.
NASAs Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., Administrerer Chandra-programmet. TRW, Inc., Redondo Beach, Californien, er hovedentreprenør for rumfartøjet. Smithsonians Chandra røntgencenter kontrollerer videnskabs- og flyveoperationer fra Cambridge, Mass., For Office of Space Science, NASA's hovedkvarter, Washington.
Original kilde: NASA News Release
