Men denkt dat zwarte gaten zoveel omringend materiaal opslokken dat ze een einde maken aan het leven van hun gastheerstelsel. In dat proces creëren ze een zeer energetisch object, een quasar genaamd, waarvan eerder werd gedacht dat het de geboorte van sterren zou stoppen. Nu hebben onderzoekers een sterrenstelsel gevonden dat de vraatzuchtige krachten van een quasar overleeft door nieuwe sterren te blijven baren - ongeveer 100 sterren ter grootte van de zon per jaar.

De ontdekking van het Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) kan verklaren hoe massieve sterrenstelsels zijn ontstaan, ook al wordt het heelal gedomineerd door sterrenstelsels die geen sterren meer vormen. De resultaten worden gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift .

"Dit laat ons zien dat de groei van actieve zwarte gaten de geboorte van sterren niet onmiddellijk stopt, wat indruist tegen alle huidige wetenschappelijke voorspellingen, " zei Allison Kirkpatrick, assistent-professor aan de Universiteit van Kansas in Lawrence Kansas en co-auteur van de studie. "Het zorgt ervoor dat we onze theorieën over hoe sterrenstelsels evolueren heroverwegen."

SOFIA, een gezamenlijk project van NASA en het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum, DLR, bestudeerde een extreem ver sterrenstelsel, op meer dan 5,25 miljard lichtjaar afstand, genaamd CQ4479. De kern is een speciaal type quasar dat onlangs door Kirkpatrick is ontdekt en een 'koude quasar' wordt genoemd. In dit soort quasar, het actieve zwarte gat eet nog steeds op materiaal van zijn gastmelkweg, maar de intense energie van de quasar heeft niet al het koude gas vernietigd, zodat sterren zich kunnen blijven vormen en de melkweg voortleeft. Dit is de eerste keer dat onderzoekers een koude quasar gedetailleerd bekijken, direct de groei van het zwarte gat meten, ster geboortecijfer, en hoeveel koud gas er nog over is om de melkweg van brandstof te voorzien.

"We waren verrast om nog een vreemd sterrenstelsel te zien dat de huidige theorieën tart, " zei Kevin Cooke, postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Kansas in Lawrence, Kansas, en hoofdauteur van deze studie. "Als deze tandemgroei doorgaat, zouden zowel het zwarte gat als de sterren eromheen verdrievoudigen voordat de melkweg het einde van zijn leven bereikt."

Als een van de helderste en meest verre objecten in het universum, quasars, of "quasi-stellaire radiobronnen, "zijn notoir moeilijk te observeren, omdat ze vaak alles om hen heen overtreffen. Ze ontstaan ​​wanneer een bijzonder actief zwart gat enorme hoeveelheden materiaal uit zijn omringende melkwegstelsel opeet, het creëren van sterke zwaartekrachten. Naarmate meer en meer materiaal sneller en sneller naar het centrum van het zwarte gat draait, het materiaal warmt op en gloeit fel. Een quasar produceert zoveel energie dat hij vaak alles om hem heen overtreft, verblindende pogingen om zijn gastmelkwegstelsel te observeren. Huidige theorieën voorspellen dat deze energie het koude gas opwarmt of verdrijft dat nodig is om sterren te creëren, stergeboorte stoppen en een dodelijke slag toebrengen aan de groei van een melkwegstelsel. Maar SOFIA onthult, dat er een relatief korte periode is waarin de stergeboorte van sterrenstelsels kan doorgaan, terwijl het feest van het zwarte gat doorgaat met het aandrijven van de krachtige krachten van de quasar.

In plaats van de pasgeboren sterren rechtstreeks te observeren, SOFIA gebruikte zijn 9-voet telescoop om het infraroodlicht te detecteren dat uitstraalt van het stof dat wordt verwarmd door het proces van stervorming. Met behulp van gegevens verzameld door SOFIA's Airborne Wideband Camera-Plus met hoge resolutie, of HAWC+-instrument, wetenschappers waren in staat om de hoeveelheid stervorming in de afgelopen 100 miljoen jaar te schatten.

"SOFIA laat ons zien in dit korte tijdsbestek waarin de twee processen naast elkaar kunnen bestaan, "zei Cooke. "Het is de enige telescoop die de geboorte van sterren in dit sterrenstelsel kan bestuderen zonder overweldigd te worden door de intens lichtgevende quasar."

Het korte venster van gezamenlijke zwarte gat- en stergroei vertegenwoordigt een vroege fase in de dood van een melkwegstelsel, waarin de melkweg nog niet is bezweken aan de verwoestende effecten van de quasar. Voortgezet onderzoek met SOFIA is nodig om te leren of veel andere sterrenstelsels een vergelijkbaar stadium met gezamenlijke zwarte gaten en stergroei doormaken voordat ze uiteindelijk het einde van hun leven bereiken. Toekomstige waarnemingen met de James Webb Space Telescope, die naar verwachting in 2021 van start gaat, zou ontdekken hoe quasars de algemene vorm van hun gastheerstelsels beïnvloeden.