Vajon milyen hatással van egy táplálkozó szupernagy tömegű fekete lyuk jelenléte arra, hogy mennyi új csillag keletkezik a galaxisban? Egy új kutatásban több mint 10 ezer galaxisban vizsgálták a csillagképző gáz mennyiségét, hogy megtudják a választ. 

Az erőteljes aktív galaxismagok képesek befolyásolni a galaxisuk fejlődését. A képen látható Centaurus A az egyik legismertebb példája az aktív maggal rendelkező galaxisoknak.
[Forrás: ESO]

Gátolt csillagképződés?

A csillagok hideg, sűrű hidrogéngázból jönnek létre. Bármely folyamat, amelynek során ez a gáz felmelegszik, szétoszlik vagy turbulenssé válik, megzavarhatja a csillagkeletkezés folyamatát. Emiatt a csillagászok régóta azt gyanítják, hogy a rendkívül fényes galaktikus központok, a szupernagy tömegű fekete lyukak alkotta aktív galaxismagok sugárzása és részecskenyalábjai gátolhatják a csillagkeletkezést.

Ha ez a helyzet, akkor az aktív galaxismaggal rendelkező galaxisokban kevesebb hideg, csillagképző hidrogéngáznak kell lennie, mint azokban, amelyekben nincs aktív galaxismag: vagy azért, mert a gáz felmelegedett, vagy azért, mert az aktív galaxismag elfújta. Mindazonáltal a hideg gáz mennyiségének csökkenésére irányuló kutatások ezidáig sikertelenek voltak. Vajon egy új elemzés találhat olyan tendenciákat, amelyeket a korábbi kutatások során nem vettek észre?

A hűvös gázfelhők táplálják a csillagképződést. A fenti felvételen infravörös (vörös, kék és zöld) és röntgentartományban (lila) látjuk az egyik hűvös gázfelhőt, a Cepheus B-t. [Röntgen: NASA/CXC/PSU/K. Getman et al.; Infravörös: NASA/JPL-Caltech/CfA/J. Wang et al.]

Galaxisok csoportosítása

Hong Guo (Shanghai Astronomical Observatory, Kína) és munkatársai a Sloan digitális égboltfelmérési program és az Arecibo Obszervatórium által megfigyelt galaxisok egy jelentős mintáját vizsgálták át, hogy megállapítsák, van-e olyan hatása egy aktív galaxismag jelenlétének, amely egy galaxis hideg, csillagképző gáztartalékait befolyásolja. A kutatók több mint 10 ezer galaxist csoportosítottak tömeg, csillagkeletkezési ráta és az aktív galaxismagjuk fényessége alapján.

Az aktív galaxismaggal rendelkező és nem rendelkező galaxisok osztályozása az Eddington-paraméter (a fényesség és a fekete lyuk tömegének aránya) szerint a baloldalon, valamint a fényesség szerint a jobb oldalon. (Forrás: Guo et al. 2022)

A kutatók rétegzési technikával meghatározták a galaxisokban található hideg hidrogéngáz mennyiségét, és az eredményeket összehasonlították az aktív galaxismagot tartalmazó és nem tartalmazó galaxisok csillagképző gázmennyiségével. Azt találták, hogy a hideg gáz elfogyott azokban az aktív magot tartalmazó galaxisokban, amelyek tömege 10 milliárd naptömegnél kisebb. Ebben a tömegtartományban a hideg hidrogéngáz-fogyás nagyobb volt azokban a galaxisokban, amelyekben több csillag keletkezik, és amelyek aktív galaxismagja rendkívül fényes. Ez a tendencia azonban a nagyobb tömegű – 10 és 100 milliárd naptömeg közé eső – galaxisokban gyengébb vagy nem is jellemző.

A nagy tömeggel kapcsolatos elmélet

Vajon Guo és munkatársai miért találtak összefüggést bizonyos galaxisokban az aktív galaxismag jelenléte és a csillagképző gáz alacsony mennyisége között, miközben a korábbi kutatások nem jutottak hasonló eredményre? A tanulmány szerzői szerint azért fedezhették fel az összefüggést, mert a galaxismintát tömeg és csillagkeletkezési ráta szerint rendezték; mivel a csillagképző gáz tömege a galaxis csillagkeletkezési rátájától is függ, ha ezt nem vesszük figyelembe a vizsgálatnál, átsiklunk bizonyos összefüggéseken.

A 10 milliárd naptömegnél nagyobb, aktív galaxismagot tartalmazó galaxisokban kevesebb csillagképző gáz áll rendelkezésre, mint az aktív galaxismagot nem tartalmazó társaikban (bal oszlop). Ez a tendencia a nagyobb tömegű galaxisokra (középső és jobb oldali oszlopok) nem jellemző. (Forrás: Guo et al. 2022)

Arra a kérdésre, hogy miért csak a legkisebb tömegtartományba eső galaxisok mutatták ezt a tendenciát, a kutatók válasza az, hogy a nagy tömegű galaxisok talán egyszerűen túl nagyok ahhoz, hogy az aktív galaxismagjuk működése közben a teljes hideggáz-tartalékuk felmelegedjen, vagy a melegedés megszakad. Ebben az esetben egy aktív galaxismagnak nagy hatása lehet a csillagváros belső régióira, de ez a hatás nem terjed ki eléggé ahhoz, hogy megfigyelhessük. A hideg gáz jövőbeni nagy felbontású megfigyelései által még többet tudhatunk meg a témáról, különösen a kis tömegű galaxisokról, ahol az aktív galaxismagoknak jelentős a hatása.

Az eredményeket ismertető szakcikk a The Astrophysical Journal Letters című lapban jelent meg.

Forrás: AASNova