Bildkredit: Chandra
Nya bilder tagna av Chandra X-Ray Observatory visar galaxer i en energisk fas i deras utveckling. Astronomer tror att detta bara är ett steg i längre cykel där gas kyls för att bilda galaxer, som sedan smälter samman och skapar ett supermassivt svart hål. Strålar med varm gas sprängs bort från det svarta hålet som sveper bort allt ämne och ger gasen en chans att svalna ner? och sedan startar cykeln igen.
Bilder gjorda av NASA: s Chandra röntgenobservatorium har avslöjat två avlägsna kosmiska byggplatser som surrar av aktivitet. Denna upptäckt visar hur supermassiva svarta hål styr tillväxten av massiva galaxer i det avlägsna universum.
Röntgenstrålar upptäcktes från stora moln av högenergipartiklar runt galaxerna 3C294 och 4C41.17, som ligger 10 respektive 12 miljarder ljusår från jorden. De energiska partiklarna blev kvar från tidigare explosiva händelser som kan spåras genom röntgen- och radiostrålarna tillbaka till de supermassiva svarta hålen som ligger i galaxernas centrum.
"Dessa galaxer avslöjar en energisk fas där ett supermassivt svart hål överför betydande energi till gasen som omger galaxerna," sade Andrew Fabian från Englands Cambridge University, huvudförfattare till ett papper på 3C294 för att dyka upp i en kommande utgåva av den månatliga Meddelanden om Royal Astronomical Society. "Detta verkar vara avgörande för att förklara de förundrande egenskaperna hos dagens galaxer, särskilt de som grupperas i stora kluster," sade han.
Bilden som dyker upp är av en storslagen kosmisk cykel. En tät region av intergalaktisk gas kyls för att bilda flera mindre galaxer, som smälter samman till en större galax med ett supermassivt svart hål. Galaxen och dess centrala svarta hål fortsätter att växa tills energin som genereras av strålar i närheten av det glupiga svarta hålet stoppar materiens fall i det svarta hålet. Miljoner år efter att jetaktiviteten har avtagit kommer materien att återuppta falla i det svarta hålet och cykeln börjar på nytt.
Både 3C294 och 4C41.17 bor i områden i rymden som innehåller ovanligt stort antal galaxer. Gasen och galaxerna som omger dessa galaxer kommer så småningom att kollapsa för att bilda galaxkluster, några av de mest massiva föremålen i universum. Även om 3C294 och 4C41.17 kommer att växa till gigantiska storlekar, genom ackumuleringen av omgivande materie som bildar hundratals miljarder stjärnor, går deras tillväxt inte bort.
"Det är som om naturen försöker införa en viktbegränsning för storleken på de mest massiva galaxerna," säger Caleb Scharf från Columbia University, New York, och huvudförfattare till ett papper på 4C41.17 som kommer att publiceras i The Astrophysical Journal. ”Chandra-observationerna har gett oss en viktig ledtråd om hur detta inträffar. Strålarna med hög energi ger de supermassiva svarta hålen en utökad räckvidd för att reglera tillväxten av dessa galaxer, ”sade han.
I 3C294 och 4C41.17 har de heta virvlande infernosna runt deras supermassiva svarta hål lanserat magnetiserade jetflyg av högenergipartiklar som först identifierades med radioteleskop. Dessa strålar, som också upptäcktes av Chandra, har sopat upp moln av damm och gas och har hjälpt till att utlösa bildandet av miljarder nya stjärnor. De dammiga, stjärnbildande molnen från 4C41.17, den mest kraftfulla källan till infraröd strålning som någonsin har observerats, är inbäddade i ännu större gasmoln.
Astronomer använde nyligen Keck-observatoriet för att observera dessa större moln, som har en temperatur på 10.000 grader. Dessa moln är restmaterial från galaxens bildning och borde ha kylts snabbt av strålning i frånvaro av en värmekälla.
"Väsentligt sammanfaller de varma gasmoln nära den största utsträckningen av röntgenutsläpp," sade Michiel Reuland från Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, Kalifornien, en medförfattare på papperet 4C41.17 och ett papper som beskriver Keck-observatoriet arbete. "Chandra-resultaten visar att högenergipartiklar eller strålning kan leverera den nödvändiga energin för att tända upp dessa moln," sade han.
De flesta röntgenstrålar från 4C41.17 och 3C294 beror på kollisioner av energiska elektroner med den kosmiska bakgrunden hos fotoner som produceras i det heta tidiga universum. Eftersom dessa galaxer är långt borta, uppstod deras observerade strålning när universum var yngre och bakgrunden var mer intensiv. Denna effekt förstärker X-strålningen och hjälper astronomer att studera extremt avlägsna galaxer.
NASA: s Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala, hanterar Chandra-programmet. TRW, Inc., Redondo Beach, Kalifornien, är huvudentreprenör för rymdskeppet. Smithsonians Chandra X-ray Center styr vetenskap och flygoperationer från Cambridge, Mass., För rymdvetenskapens kontor, NASA: s huvudkontor, Washington.
Originalkälla: NASA News Release
