De store sorte huller, der bor midt i galakserne, kan være sultne dyr. Men hvad tvinger denne gas og støv de sidste par lysår ind i kløften af disse supermassive sorte huller?
Det er blevet teoretiseret, at fusioner mellem galakser forstyrrer gas og støv i en galakse og tvinger sagen ind i det umiddelbare kvarter af det sorte hul. Det vil sige indtil en nylig undersøgelse af 140 galakser, der var vært for Active Galactic Nuclei (AGN) - et andet navn på aktive sorte huller i midten af galakserne - gav stærkt bevis for, at mange af de galakser, der indeholder disse AGN, ikke viser tegn på tidligere fusioner.
Undersøgelsen blev udført af et internationalt team af astronomer. Mauricio Cisternas fra Max Planck Institute for Astronomy og hans team brugte data fra 140 galakser, der blev afbildet af XMM-Newton røntgenobservatorium. De galakser, de indtager, havde en rødskift mellem z = 0,3 - 1, hvilket betyder, at de er mellem ca. 4 og 8 milliarder lysår væk (og dermed er lyset, vi ser fra dem, ca. 4-8 milliarder år gammelt).
De kiggede dog ikke bare på billederne af de pågældende galakser; en bias i retning af at klassificere de galakser, der viser, at aktive kerner, der er mere forvrænget fra fusioner, kan krybe i. Snarere skabte de en "kontrolgruppe" af galakser ved hjælp af billeder af inaktive galakser fra den samme rødskift som AGN-vært galakser. De tog billederne fra Cosmic Evolution Survey (COSMOS), en undersøgelse af et stort område af himlen i flere bølgelængder af lys. Da disse galakser var fra samme rødskift som dem, de ønskede at studere, viser de det samme trin i den galaktiske udvikling. I alt havde de 1264 galakser i deres sammenligningsprøve.
Den måde, de designede undersøgelsen på, involverede en grundlæggende videnskab, der normalt ikke bruges inden for astronomi: den blinde undersøgelse. Cisternas og hans team havde 9 sammenligningsgalakser - som ikke indeholdt AGN - af den samme rødskift for hver af deres 140 galakser, der viste tegn på at have en aktiv kerne.
Hvad de gjorde næste var at fjerne ethvert tegn på den lyse aktive kerne i billedet. Dette betyder, at galakserne i deres prøve på 140 galakser med AGN i det væsentlige ville være komme til syne til og med et trænet øje som en galakse uden de tydelige tegn på en AGN. De sendte derefter kontrolgalakser og de ændrede AGN-billeder til ti forskellige astronomer og bad dem klassificere dem alle som "forvrænget", "moderat forvrænget" eller "ikke forvrænget".
Da deres prøvestørrelse var temmelig håndterbar, og forvrængningen i mange af galakserne ville være for subtil til, at en computer kunne genkende, var den mønster-søgende menneskelige hjerne deres billedanalyseværktøj, der blev valgt. Dette lyder måske velkendt - der gøres noget lignende med enorm succes med folk, der er amatørgalakseklassifikatorer i Galaxy Zoo.
Når en galakse smelter sammen med en anden galakse, forvrænger fusionen sin form på måder, der kan identificeres - den vil fordreje en normalt glat elliptisk galakse ud af form, og hvis galaksen er en spiral, synes armene at være en smule "viklet". Hvis det var tilfældet, at galaktiske fusioner er den mest sandsynlige årsag til AGN, ville de galakser med en aktiv kerne være mere sandsynlige at vise forvrængning fra denne tidligere fusion.
Holdet gennemgik denne proces med at blinde studien for at eliminere enhver bias, som de, der kiggede på billederne, ville have for at klassificere AGN som mere forvrænget. Ved begge at have en rimelig stor prøvestørrelse af galakser og fjerne eventuelle bias ved analyse af billederne, håbede de endeligt at vise, om sammenhængen mellem AGN og fusioner eksisterer.
Resultatet? Disse galakser med en aktiv galaktisk kerne viste ikke mere forvrængning i det store og hele end de galakser i sammenligningsprøven. Som forfatterne siger i papiret, er "fusioner og interaktioner, der involverer AGN-værter, ikke dominerende og forekommer ikke hyppigere end for inaktive galakser."
Dette betyder, at astronomer ikke kan pege på galaktiske fusioner som den vigtigste årsag til AGN. Undersøgelsen viste, at mindst 75% af oprettelsen af AGN - mindst mellem de sidste 4-8 milliarder år - skal stamme fra andre kilder end galaktiske fusioner. Sandsynligvis kandidater til disse kilder inkluderer: "galaktisk chikane", de galakser, der ikke kolliderer, men kommer tæt nok til at tyngdekraften påvirker hinanden; ustabiliteten af den centrale bjælke i en galakse; eller kollisionen med kæmpe molekylære skyer i galaksen.
At vide, at AGN i høj grad ikke er forårsaget af galaktiske fusioner, hjælper astronomer til bedre at forstå dannelsen og udviklingen af galakser. De aktive kerner i galakser, der er vært for dem, påvirker galaktisk dannelse i høj grad. Denne proces kaldes 'AGN-feedback', og mekanismerne og virkningerne, der følger af samspillet mellem energien, der strømmer ud af AGN og det omgivende materiale i midten af en galakse, er stadig et varmt emneundersøgelse i astronomi.
Fusioner i de fjernere fortid end 8 milliarder år kan muligvis endnu korreleres med AGN - denne undersøgelse udelukker kun en bestemt befolkning af disse galakser - og dette er et spørgsmål, som teamet planlægger at tage på næste, afventende undersøgelser fra Hubble-rumteleskopet og James Webb-rumteleskopet. Deres undersøgelse vil blive offentliggjort i januar 10. udgave af Astrophysical Journal, og en fortrykt version er tilgængelig på Arxiv.
Kilde: HST-nyhedsmeddelelse, Max Planck Institute for Astronomy, Arxiv-papir
