Op de jaarlijkse bijeenkomst van de American Astronomical Society in St. Louis, Missouri, Allison Kirkpatrick, assistent-professor natuurkunde en sterrenkunde aan de Universiteit van Kansas, zal haar ontdekking aankondigen van "koude quasars" - sterrenstelsels met een overvloed aan koud gas die nog steeds nieuwe sterren kunnen produceren ondanks het feit dat ze een quasar in het centrum hebben - een baanbrekende bevinding die aannames over de rijping van sterrenstelsels omverwerpt en een fase van elk sterrenstelsel kan vertegenwoordigen levenscyclus die tot nu toe onbekend was.

Haar nieuwsbriefing, getiteld "Een nieuwe populatie van koude quasars, " vindt plaats op woensdag, 12 juni op de 2e verdieping van het St. Louis Union Station Hotel.

een quasar, of "quasi-stellaire radiobron, " is in wezen een superzwaar zwart gat op steroïden. Gas dat naar een quasar in het centrum van een melkwegstelsel valt, vormt een "aanwasschijf" die een verbijsterende hoeveelheid elektromagnetische energie kan afstoten, vaak met een helderheid die honderden keren groter is dan die van een typisch sterrenstelsel. Typisch, vorming van een quasar is verwant aan galactische pensionering, en lang werd gedacht dat het een einde zou maken aan het vermogen van een melkwegstelsel om nieuwe sterren te produceren.

"Al het gas dat op het zwarte gat aangroeit, wordt verwarmd en geeft röntgenstraling af, ' zei Kirkpatrick. 'De golflengte van het licht dat je uitstraalt, komt rechtstreeks overeen met hoe heet je bent. Bijvoorbeeld, jij en ik geven infrarood licht af. Maar iets dat röntgenstraling afgeeft, is een van de heetste dingen in het universum. Dit gas begint op het zwarte gat te groeien en begint met relativistische snelheden te bewegen; je hebt ook een magnetisch veld rond dit gas, en het kan verdraaien. Op dezelfde manier dat je zonnevlammen krijgt, je kunt materiaalstralen door deze magnetische veldlijnen laten opstijgen en van het zwarte gat wegschieten. Deze jets verstikken in wezen de gastoevoer van de melkweg, dus er kan geen gas meer op de melkweg vallen en nieuwe sterren vormen. Nadat een melkwegstelsel is gestopt met het vormen van sterren, we zeggen dat het een passief dood sterrenstelsel is."

Maar in het onderzoek van Kirkpatrick, ongeveer 10 procent van de sterrenstelsels die aangroeiende superzware zwarte gaten herbergen, had een voorraad koud gas over nadat ze deze fase waren binnengegaan, en toch nieuwe sterren gemaakt.

“Dat is op zich al verrassend, " zei ze. "Deze hele populatie is een hele hoop verschillende objecten. Sommige sterrenstelsels hebben zeer duidelijke fusiesignaturen; sommige lijken veel op de Melkweg en hebben zeer duidelijke spiraalarmen. Sommige zijn erg compact. Van deze diverse bevolking, we hebben dan nog eens 10 procent die echt uniek en onverwacht is. Deze zijn zeer compact, blauw, lichtgevende bronnen. Ze zien er precies zo uit als je zou verwachten dat een superzwaar zwart gat eruit zou zien in de eindfase nadat het alle stervorming in een melkwegstelsel heeft uitgedoofd. Dit evolueert naar een passief elliptisch sterrenstelsel, toch hebben we hierin ook veel koud gas gevonden. Dit is de populatie die ik 'koude quasars' noem."

De KU-astrofysicus vermoedde dat de 'koude quasars' in haar onderzoek een korte periode vertegenwoordigden die nog moest worden herkend in de eindfasen van de levensduur van een melkwegstelsel - in termen van een menselijk leven, de vluchtige "koude quasar" -fase kan iets lijken op het pensioenfeest van een melkwegstelsel.

"Deze sterrenstelsels zijn zeldzaam omdat ze zich in een overgangsfase bevinden - we hebben ze gevangen vlak voordat de stervorming in de melkweg is uitgedoofd en deze overgangsperiode zou erg kort moeten zijn, " ze zei.

Kirkpatrick identificeerde voor het eerst de interessante objecten in een gebied van de Sloan Digital Sky Survey, de meest gedetailleerde digitale kaart van het universum beschikbaar. In een gebied genaamd "Stripe 82, " Kirkpatrick en haar collega's waren in staat om quasars visueel te identificeren.

"Toen gingen we over dit gebied met de XMM Newton-telescoop en onderzochten het met de röntgenfoto, " zei ze. "Röntgenstralen zijn de belangrijkste handtekening van groeiende zwarte gaten. Vanaf daar, we hebben het onderzocht met de Herschel Space Telescope, een verre infrarood telescoop, die stof en gas in het gaststelsel kan detecteren. We hebben de sterrenstelsels geselecteerd die we zowel in de röntgenstraling als in het infrarood konden vinden."

De KU-onderzoeker zei dat haar bevindingen wetenschappers nieuw inzicht en details geven over hoe het uitdoven van stervorming in sterrenstelsels verloopt, en verwerpt vermoedens over quasars.

"We wisten al dat quasars door een stoffige fase gaan, " zei Kirkpatrick. "We wisten dat ze door een zwaar gehulde fase gaan waarin stof het superzware zwarte gat omringt. We noemen dat de rode quasarfase. Maar nu, we hebben dit unieke overgangsregime gevonden dat we niet eerder kenden. Voordat, als je iemand vertelde dat je een lichtgevende quasar had gevonden die een blauwe optische kleur had, maar er nog veel stof en gas in zat, en veel stervorming - mensen zouden zeggen:'Nee, zo horen deze dingen er niet uit te zien.'"

Volgende, Kirkpatrick hoopt te bepalen of de "koude quasar"-fase plaatsvindt bij een specifieke klasse van sterrenstelsels of bij elk sterrenstelsel.

"We dachten dat de manier waarop deze dingen gaan, was dat je een groeiend zwart gat hebt, het is gehuld in stof en gas, het begint dat materiaal eruit te blazen, ' zei ze. 'Dan wordt het een lichtgevend blauw object. We namen aan dat toen het zijn eigen gas uitblies, het zou ook zijn gastgas uitblazen. Maar het lijkt met deze objecten, dat is niet het geval. Deze hebben hun eigen stof uitgeblazen - dus we zien het als een blauw object - maar ze hebben nog niet al het stof en gas in de gaststelsels weggeblazen. Dit is een overgangsfase, laten we zeggen van 10 miljoen jaar. In universele tijdschalen, dat is echt kort - en het is moeilijk om dit ding te vangen. We doen wat we een blinde enquête noemen om objecten te vinden waar we niet naar op zoek waren. En door deze objecten te vinden, Ja, het zou kunnen betekenen dat dit bij elk sterrenstelsel gebeurt."