Ongeveer een decennium geleden, astronomen ontdekten een populatie van kleine, maar enorme sterrenstelsels die 'rode klompjes' worden genoemd. Een nieuwe studie met behulp van NASA's Chandra X-ray Observatory geeft aan dat zwarte gaten de stervorming in deze sterrenstelsels hebben onderdrukt en mogelijk een deel van de onaangeboorde stellaire brandstof hebben gebruikt om tot ongewoon massieve proporties te groeien.

Rode klompjes werden voor het eerst ontdekt door de Hubble-ruimtetelescoop op grote afstand van de aarde, overeenkomend met tijden slechts ongeveer drie of vier miljard jaar na de oerknal. Het zijn overblijfselen van de eerste massieve sterrenstelsels die zich binnen slechts een miljard jaar na de oerknal hebben gevormd. Astronomen denken dat ze de voorouders zijn van de gigantische elliptische sterrenstelsels die we in het lokale heelal zien. De massa's van rode klompjes zijn vergelijkbaar met die van gigantische elliptische sterrenstelsels, maar ze zijn slechts ongeveer een vijfde van hun grootte.

Terwijl de meeste rode klompjes in de loop van miljarden jaren met andere sterrenstelsels zijn samengesmolten, een klein aantal slaagde erin om onaangeroerd door de lange geschiedenis van de kosmos te glippen. Deze ongeschonden rode klompjes vormen een gouden kans om te bestuderen hoe de sterrenstelsels, en het superzware zwarte gat in hun centra, handelen gedurende miljarden jaren van isolement.

Voor de eerste keer, Chandra is gebruikt om het hete gas in twee van deze geïsoleerde rode klompjes te bestuderen, MRK 1216, en PGC 032673. Ze bevinden zich respectievelijk op slechts 295 miljoen en 344 miljoen lichtjaar van de aarde, in plaats van miljarden lichtjaren voor de eerste bekende rode klompjes. Dit hete gas dat röntgenstraling uitzendt, bevat de afdruk van activiteit die wordt gegenereerd door de superzware zwarte gaten in elk van de twee sterrenstelsels.

"Deze sterrenstelsels bestaan ​​al 13 miljard jaar zonder ooit interactie te hebben met een ander in zijn soort, " zei Norbert Werner van MTA-Eötvös University Lendület Hot Universe and Astrophysics Research Group in Boedapest, Hongarije, die de studie leidde. "We ontdekken dat de zwarte gaten in deze sterrenstelsels het overnemen en het resultaat is niet goed voor nieuwe sterren die zich proberen te vormen."

Astronomen weten al lang dat het materiaal dat in de richting van zwarte gaten valt, met hoge snelheden naar buiten kan worden geleid door intense zwaartekracht en magnetische velden. Deze supersnelle jets kunnen de vorming van sterren tegengaan. Dit gebeurt omdat de explosies uit de buurt van het zwarte gat een krachtige warmtebron vormen, voorkomen dat het hete interstellaire gas van de melkweg voldoende afkoelt om grote aantallen sterren te laten ontstaan.

De temperatuur van het hete gas is hoger in het centrum van de MRK 1216-melkweg in vergelijking met de omgeving, met de effecten van recente opwarming door het zwarte gat. Ook, radiostraling wordt waargenomen vanuit het centrum van de melkweg, een handtekening van jets van zwarte gaten. Eindelijk, de röntgenstraling uit de buurt van het zwarte gat is ongeveer honderd miljoen keer lager dan een theoretische limiet voor hoe snel een zwart gat kan groeien - de "Eddington-limiet" genoemd - waarbij de uitwendige stralingsdruk wordt gecompenseerd door de binnenwaartse aantrekkingskracht van de zwaartekracht. Dit lage niveau van röntgenstraling is typerend voor zwarte gaten die jets produceren. Al deze factoren leveren sterk bewijs dat de activiteit die wordt gegenereerd door de centrale superzware zwarte gaten in deze rode nuggetstelsels de vorming van nieuwe sterren onderdrukt.

De zwarte gaten en het hete gas hebben mogelijk een andere verbinding. De auteurs suggereren dat een groot deel van de massa van het zwarte gat zich heeft opgehoopt door het hete gas dat beide sterrenstelsels omringt. De zwarte gaten in zowel MRK 1216 als PGC 032873 behoren tot de meest massieve bekende, met geschatte massa's van ongeveer vijf miljard keer die van de zon, gebaseerd op optische waarnemingen van de snelheden van sterren nabij de centra van de sterrenstelsels. Verder, de massa's van het zwarte gat MRK 1216 en mogelijk die in PGC 032873 worden geschat op een paar procent van de gecombineerde massa's van alle sterren in de centrale regio's van de sterrenstelsels, terwijl in de meeste sterrenstelsels, de verhouding is ongeveer tien keer minder.

"Blijkbaar, aan hun lot overgelaten, zwarte gaten kunnen zich een beetje als een pestkop gedragen, " zei co-auteur Kiran Lakhchaura, ook van MTA-Eötvös University.

"Ze voorkomen niet alleen de vorming van nieuwe sterren, " zei co-auteur Massimo Gaspari, een Einstein fellow van Princeton University, "ze kunnen ook wat van dat galactische materiaal nemen en het gebruiken om zichzelf te voeden."

In aanvulling, het hete gas in en rond PGC 032873 is ongeveer tien keer zwakker dan het hete gas rond MRK 1216. Omdat beide sterrenstelsels de afgelopen 13 miljard jaar geïsoleerd lijken te zijn geëvolueerd, dit verschil kan zijn ontstaan ​​door heftigere uitbarstingen van het zwarte gat van PGC 032873 in het verleden, die het grootste deel van het hete gas wegblies.

"De Chandra-gegevens vertellen ons meer over wat de lange, een eenzame reis door de kosmische tijd was zoals voor deze rode nugget-sterrenstelsels, "Zei co-auteur Rebecca Canning van Stanford University. "Hoewel de sterrenstelsels geen interactie hebben gehad met anderen, ze hebben veel innerlijke onrust getoond."

Een paper waarin deze resultaten worden beschreven in het laatste nummer van de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society tijdschrift en is online beschikbaar.