En student vid University of Massachusetts i Amherst (UMA) genomförde forskning om tillväxten av stjärnor och
Hur växer galaxer?
Astronomer vet att utvecklingen av galaxerorsakas av två processer: tillväxten av supermassiva svarta hål i mitten av var och en av dem och bildandet av nya stjärnor. Men hur dessa processer hänger ihop har förblivit ett mysterium, och är en av frågorna som det nystartade rymdteleskopet James Webb kommer att studera. Meredith Stones arbete, som kommer att ta examen från UMass Amhersts astronomiprogram i maj 2022, kommer att hjälpa forskare att bättre förstå hur de hänger ihop.
"Vi vet att galaxer växer,kolliderar och förändras under hela deras liv”, säger Stone, som avslutade studien under ledning av Alexandra Pope, en UMA-professor i astronomi och senior författare till en ny artikel som nyligen publicerats i Astrophysical Journal. "Och vi vet att tillväxten av svarta hål och stjärnbildning spelar en avgörande roll. Det är allmänt känt att dessa två faktorer är relaterade och påverkar varandra. Men hittills har det varit svårt att förstå exakt hur.”
Vad är problemet?
En av anledningarna till att det är svårt att studeraSamspelet mellan svarta hål och stjärnor är att det är svårt för astronomer att verkligen observera dessa interaktioner. Problemet är att alla viktiga processer är gömda bakom enorma moln av kosmiskt damm. I galaxer som aktivt bildar stjärnor kan mer än 90 % av det synliga ljuset absorberas av det.
Galaxy NGC 1614. Foto: NASA
Det finns dock en lösning:När damm absorberar synligt ljus värms det upp. Och även om det blotta mänskliga ögat inte kan se värme, kan infraröda teleskop. Som en del av den nya studien använde forskare Spitzer Space Telescope som samlades in under kampanjen Great Observatories All-sky LIRG Survey (GOALS). Målet är att studera de mellaninfraröda våglängderna för några av de ljusaste galaxerna som är relativt nära jorden. I synnerhet har astronomer letat efter speciella tecken som är fingeravtrycken av svarta hål och stjärnor mitt i formationen.
Det finns en lösning
Problemet är att dessa spår är mycket svaga,och de går nästan inte att skilja från det allmänna bruset från det infraröda spektrumet. Som en del av en ny studie kalibrerade Meredith Stone mätningarna av dessa indikatorer för att vara mer exakta.
En gång fick astronomer tydligare dataobservationer, såg de att svarthålstillväxt och stjärnbildning faktiskt sker samtidigt i samma galaxer, och de verkar påverka varandra.
Forskare har till och med beräknat förhållandet detbeskriver hur dessa två fenomen hänger ihop. Således har astronomer upptäckt ljusa emissionslinjer [Ne ii] och [Ne iii], som är "ansvariga" för stjärnbildning, och svagare emissionslinjer [Ne v] och [O iv] från aktiva kärngalaxer (AGN) över hela spektrumet. Det visade sig att ljusstyrkan för Ne ii är ganska konstant i alla celler i AGN-fraktionen, medan ljusstyrkan för [O]iv och [Nev] ökar med mer än en storleksordning.
Forskarna fann också att användningenljusstyrka [O iv] utan korrigering för stjärnbildning kan leda till en överskattning av svarta håls ansamlingshastighet (BHAR, svarta håls ackretionshastigheter) upp till 30 gånger i ljusinfraröda galaxer (LIRG, luminous infrared galaxies) med en övervägande del av stjärnljus . Förhållandet mellan BHAR-hastigheten och stjärnbildningen ökar med mer än tre storleksordningar beroende på andelen AGN i LIRG-galaxernas mittinfraröda område.
Varför är detta viktigt?
Detta är inte bara en spännande vetenskapprestation. Resultaten av den nya studien kommer att hjälpa till att använda JWST, med dess oöverträffade tillgång till mid-IR-ljus, för att studera galaxbildningen närmare. Trots allt, även om forskare har beräknat hur svarta hål och stjärnor är sammankopplade i en galax, är varför detta händer fortfarande ett mysterium.
Läs mer:
Fysiker har hittat en universell "klocka" i rymden: de är mer exakta än atomära
Arkeologer har hittat ritningar av läskiga människor med stora huvuden: vilka de var
James Webb-teleskopet tog den första bilden av Jupiter: den visar 9 rörliga mål samtidigt