Supernova-eksplosjoner og jetflyene fra et uhyggelig svart hull sprer en galakas stjernegående gass og driver en dramatisk transformasjon fra spiralgalaktisk ungdom til eldre elliptiske, ifølge en ny studie av en nylig sammenslått galakse. Kul bensin, drivstoffet som nye stjerner dannes fra, er essensielt for ungdommen og energien i en galakse. Men supernovaeksplosjoner kan starte nedgangen i stjernedannelse, og deretter kan sjokkbølger fra det supermassive sorte hullet fullføre jobben, og gjøre spiralgalakser til "røde og døde" elliptiske midler.
Astronomer tror de har identifisert en nylig sammenslått galakse, NGC 3801, hvor dette bensintapet nettopp har kommet i gang. Ved å bruke ultrafiolette observasjoner fra NASAs Galaxy Evolution Explorer (GALEX) og en rekke andre instrumenter, fyller de nye funnene et viktig gap i den nåværende forståelsen av galaktisk evolusjon.
"Vi har fanget en galakse i ferd med å ødelegge dens gassformige drivstoff for nye stjerner og marsjere mot å være en rød-og-død type galakse," sa Ananda Hota, hovedforfatter av et nytt papir i de månedlige kunngjøringene om Royal Astronomical Samfunn. "Vi har funnet et avgjørende manglende stykke for å koble sammen og løse puslespillet i denne fasen av galakseutviklingen."
Det har lenge vært kjent at gassrike spiralgalakser som Melkeveien vår smash sammen for å skape elliptiske galakser som de som ble observert i studien. Disse store, runde galaksene har veldig liten stjernedannelse.
De supermassive sorte hullene som befinner seg i sentrum av galakser kan blusse opp når de blir oppslukt av gass under galaktiske fusjoner. Som et gigantisk svart hull mater, skyter kolossale stråler av materie ut fra det, noe som gir opphav til det som er kjent som en aktiv galaktisk kjerne. I følge teorien varme sjokkbølger fra disse jetflyene og spre reservoarene med kald gass i elliptiske galakser, og forhindrer dermed nye stjerner fra å ta form.
NGC 3801 viser tegn til en slik prosess. Denne galaksen er unik i og med at bevis for en tidligere fusjon tydelig sees, og sjokkbølgene fra det sentrale sorte hullets jetfly har begynt å spre seg ut ganske nylig. Forskerne brukte Galaxy Evolution Explorer for å bestemme galaksens stjerners alder og dechifisere dens evolusjonshistorie. De ultrafiolette observasjonene viser at NGC 3801s stjernedannelse har peteret ut de siste 100 til 500 millioner årene, og viser at galaksen virkelig har begynt å etterlate sine ungdommelige år. Mangelen på mange store, nye, blå stjerner gjør at NGC 3801 ser gulaktig og rødlig ut i synlig lys, og dermed middelaldrende.
Hva er det som får galaksen til å eldes og gjøre færre stjerner? De kortvarige blå stjernene som dannet seg rett etter at den smeltet sammen med en annen galakse, har allerede sprengt seg som supernovaer. Data fra NASAs Hubble-romteleskop avslørte at disse stjerneksplosjonene har utløst en rask utstrømning av oppvarmet gass fra NGC 3801s sentrale regioner. Denne utstrømningen har begynt å forvise reservene til kald gass, og dermed kuttet til NGC 3801s generelle stjernekapasitet.
Noe stjernedannelse skjer fremdeles i NGC 3801, som vist i ultrafiolette bølgelengder observert av Galaxy Evolution Explorer, og i infrarøde bølgelengder oppdaget av NASAs Spitzer-romteleskop. Men den siste ungdomsflimringen vil snart bli slukket av kolossale sjokkbølger fra det sorte hullets jetfly, sett i røntgenlys av NASAs Chandra røntgenobservatorium. Disse eksplosjonsbølgene suser utover fra det galaktiske sentrum med en hastighet på nesten to millioner miles per time (nesten 900 kilometer i sekundet). Bølgene vil nå de ytre delene av NGC 3801 om cirka 10 millioner år, og spre all gjenværende kjølig hydrogengass og gjøre galaksen virkelig rød og død.
Astronomer tror overgangen fanget tidlig i tilfellet NGC 3801 - fra sammenslåingen av gassrike galakser til fremveksten av en gammel elliptisk utseende - skjer veldig raskt på kosmiske tidsskalaer.
”Slokkingen av stjernedannelse ved tilbakemelding fra den aktive galaktiske kjernen skjer sannsynligvis på bare en milliard år. Det er ikke så veldig langt i forhold til 10-milliardårsalderen til en typisk stor galakse, sier Hota. "Den eksplosive sjokkbølgebegivenheten forårsaket av det sentrale sorte hullet er så kraftig at det dramatisk kan endre fremtiden for utviklingen av en hel galakse."
Ytterligere observasjoner for studien i optisk lys kommer fra Sloan Digital Sky Survey og i radio ved bruk av Very Large Array i New Mexico.
Hota er en astronom i Pune, India, og utførte studien som en postdoktoral stipendiat ved Institute of Astronomy & Astrophysics ved Academia Sinica i Taipei, Taiwan.
