science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Uitstromend gas in ultralichte sterrenstelsels

Het ultralichte sterrenstelsel Arp220. Een studie van krachtige uitstroom van moleculair gas in deze objecten, met behulp van de ver-infraroodlijnen van het OH-molecuul, ontdekt dat ze wel duizend zonnemassa's per jaar kunnen verdrijven. Krediet:NASA, ESA, en het Hubble-team

Sterrenstelsels evolueren gedurende miljarden jaren, gedeeltelijk door de activiteit van stervorming en hun superzware nucleaire zwarte gaten, en ook door fusies met andere sterrenstelsels. Enkele kenmerken van sterrenstelsels, in het bijzonder de sterke correlaties die zijn gevonden tussen de massa van het centrale zwarte gat en eigenschappen zoals de snelheidsstructuur of helderheid van sterrenstelsels, impliceren een fundamenteel verband tussen de groei van het nucleaire zwarte gat en de assemblage van sterren op wereldschaal. Er wordt daarom verwacht dat een of andere feedback deze nauwe correlaties verklaart, en astronomen hebben gewerkt om het te identificeren en te bestuderen. Een prominente suggestie voor feedback is de aanwezigheid van warm uitstromend gas, aangedreven door nieuwe sterren, maar die de melkweg zou uitputten van de grondstof die nodig is voor het maken van nieuwe sterren, en/of voor het vergroten van de massa van het zwarte gat.

In de jaren 1990, de Infrared Space Observatory (ISO) heeft bewijs gevonden voor warm gas in lichtgevende sterrenstelsels, het molecuul OH, en het recente Herschel Space Observatory volgde die detecties op met snelheidsopgeloste waarnemingen van zes van de prominente OH ver-infraroodlijnen. CfA-astronomen Eduardo Gonzalez-Alfonso, Matt Ashby, en Howard Smith leidde een team van wetenschappers die de vier sterke lijnen in veertien ultralichtgevende infraroodstelsels (ULIRG's) reduceerden en modelleerden. De reeks OH-lijnen van ULIRG's is opmerkelijk omdat ze soms in absorptie verschijnen, soms in emissie, en soms met een beetje van beide, afhankelijk van de specifieke lijn- en snelheidscomponent. Veel van deze spectrale kenmerken zijn kenmerkend voor gas dat in een uitstroom beweegt, en het team heeft een stralingsoverdrachtsmodel ontwikkeld om de geometrie en kinematica van het stromende gas af te leiden uit de complexe lijnvormen.

De wetenschappers melden dat er inderdaad krachtige uitstromen zijn in deze ULIRG's, sommige met meer dan duizend zonsmassa's per jaar en de kracht van honderd miljard zonnen (een paar procent van de totale lichtenergie van de melkweg). De typische tijd die nodig is om dit gas uit de melkweg te blazen, is slechts een paar honderd miljoen jaar, en de astronomen concluderen dat de uitstroom onregelmatig (niet continu) moet plaatsvinden, en zijn waarschijnlijk gekoppeld aan de even willekeurige opflakkeringsactiviteit van het centrale zwarte gat, die op hun beurt kunnen worden gekoppeld aan de gasbewegingen die worden veroorzaakt door fusies van sterrenstelsels.