Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) om een ​​actief sterrenstelsel te observeren met een sterke uitstroom van geïoniseerd gas uit het galactische centrum, een team onder leiding van Dr. Yoshiki Toba van het Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA, Taiwan) heeft een resultaat behaald waardoor astronomen nog meer in de war zijn:het team heeft duidelijk koolmonoxide (CO) gas gedetecteerd dat wordt geassocieerd met de galactische schijf, toch hebben ze ook ontdekt dat het CO-gas dat zich in de melkweg nestelt niet wordt beïnvloed door de sterke uitstroom van geïoniseerd gas die vanuit het galactische centrum wordt gelanceerd.

Volgens een populair scenario dat de vorming en evolutie van sterrenstelsels en superzware zwarte gaten verklaart, straling van galactische centra - waar superzware zwarte gaten zich bevinden - kan het moleculaire gas (zoals CO) en de stervormingsactiviteiten van de sterrenstelsels aanzienlijk beïnvloeden. Met een ALMA-resultaat dat aantoont dat de uitstroom van geïoniseerd gas, aangedreven door het superzware zwarte gat, niet noodzakelijkerwijs zijn gastheerstelsel aantast, "het heeft de co-evolutie van sterrenstelsels en superzware zwarte gaten raadselachtiger gemaakt, " Yoshiki legt uit, "de volgende stap is het onderzoeken van meer gegevens van dit soort sterrenstelsels. Dat is cruciaal om het volledige beeld van de vorming en evolutie van sterrenstelsels en superzware zwarte gaten te begrijpen."

De vraag beantwoorden:"Hoe zijn sterrenstelsels gevormd en geëvolueerd tijdens de 13,8 miljard jaar durende geschiedenis van het universum?" is een van de belangrijkste onderwerpen in de moderne astronomie. Studies hebben al aangetoond dat bijna alle massieve sterrenstelsels een superzwaar zwart gat in hun centrum herbergen. In recente bevindingen, studies onthulden verder dat de massa's van zwarte gaten nauw gecorreleerd zijn met die van hun gastheerstelsels. Deze correlatie suggereert dat superzware zwarte gaten en hun gastheerstelsels samen zijn geëvolueerd en nauw met elkaar hebben samengewerkt terwijl ze groeien, ook bekend als de co-evolutie van sterrenstelsels en superzware zwarte gaten.

De gasuitstroom die wordt aangedreven door een superzwaar zwart gat in het galactische centrum staat recentelijk in het middelpunt van de belangstelling omdat het mogelijk een sleutelrol speelt in de co-evolutie van sterrenstelsels en zwarte gaten. Een algemeen aanvaard idee beschrijft dit fenomeen als:de sterke straling van het galactische centrum waarin het superzware zwarte gat zich bevindt, ioniseert het omringende gas en beïnvloedt zelfs moleculair gas dat het ingrediënt is van stervorming; de sterke straling activeert of onderdrukt de stervorming van sterrenstelsels. Echter, "wij astronomen begrijpen de werkelijke relatie tussen de activiteit van superzware zwarte gaten en stervorming in sterrenstelsels niet, " zegt Tohru Nagao, Professor aan de Universiteit van Ehime. "Daarom, veel astronomen, waaronder wij, staan ​​te popelen om het echte toneel van de interactie tussen de nucleaire uitstroom en de stervormingsactiviteiten te observeren, voor het onthullen van het mysterie van de co-evolutie."

Het team heeft zich gericht op een bepaald type objecten genaamd Dust-Obscured Galaxy (DOG), dat een opvallend kenmerk heeft:ondanks dat het erg zwak is in het zichtbare licht, het is erg helder in het infrarood. (Figuur 1).

Astronomen geloven dat HONDEN actief groeiende superzware zwarte gaten in hun kernen herbergen. Vooral, één HOND (WISE1029+0501, hierna WISE1029) is uitstromend gas geïoniseerd door de sterke straling van zijn superzware zwarte gat. WISE1029 staat bekend als een extreem geval in termen van uitstroom van geïoniseerd gas, en deze specifieke factor heeft de onderzoekers gemotiveerd om te zien wat er met het moleculaire gas gebeurt.

Door gebruik te maken van ALMA's uitstekende gevoeligheid, die uitstekend is bij het onderzoeken van eigenschappen van moleculair gas en stervormingsactiviteiten in sterrenstelsels, het team voerde hun onderzoek uit door de CO en het koude stof van sterrenstelsel WISE1029 te observeren (Figuur 2). Na een gedetailleerde analyse, verrassend vonden ze, er is geen teken van significante uitstroom van moleculair gas. Verder, stervormingsactiviteit wordt niet geactiveerd of onderdrukt. Dit geeft aan dat een sterke uitstroom van geïoniseerd gas gelanceerd vanuit het superzware zwarte gat in WISE1029 het omringende moleculaire gas noch de stervorming significant beïnvloedt.

Er zijn veel rapporten die zeggen dat de uitstroom van geïoniseerd gas, aangedreven door de accretiekracht van een superzwaar zwart gat, een grote impact heeft op het omringende moleculaire gas. Echter, het is een zeer zeldzaam geval dat er geen nauwe interactie is tussen geïoniseerd en moleculair gas, zoals de onderzoekers deze keer melden. Het resultaat van Yoshiki en het team suggereert dat de straling van een superzwaar zwart gat niet altijd het moleculaire gas en de stervorming van zijn gastmelkweg beïnvloedt.

Hoewel hun resultaat de co-evolutie van sterrenstelsels en superzware zwarte gaten raadselachtiger maakt, Yoshiki en zijn team zijn enthousiast over het onthullen van het volledige beeld van het scenario. Hij zegt, "Het begrijpen van dergelijke co-evolutie is cruciaal voor de astronomie. Door statistische gegevens van dit soort sterrenstelsels te verzamelen en door te gaan met meer follow-upobservaties met ALMA, we hopen de waarheid te onthullen."

Deze observatieresultaten werden gepubliceerd als Toba et al. "Geen teken van sterke uitstroom van moleculair gas in een infrarood-helder, door stof verduisterd sterrenstelsel met sterke uitstroom van geïoniseerd gas" in de Astrofysisch tijdschrift december 2017.