Astronomen hebben met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) het eerste opgeloste beeld van verstoorde gaswolken in een sterrenstelsel op 11 miljard lichtjaar afstand verkregen. Het team ontdekte dat de verstoring wordt veroorzaakt door jonge krachtige jets die zijn uitgeworpen uit een superzwaar zwart gat dat zich in het centrum van het gaststelsel bevindt. Dit resultaat zal licht werpen op het mysterie van het evolutionaire proces van sterrenstelsels in het vroege heelal.

Het is algemeen bekend dat zwarte gaten een sterke aantrekkingskracht uitoefenen op omringende materie. Echter, het is minder bekend dat sommige zwarte gaten snel bewegende stromen van geïoniseerde materie hebben, straaljagers genoemd. In sommige nabijgelegen sterrenstelsels, geëvolueerde jets blazen galactische gaswolken af, resulterend in onderdrukte stervorming. Daarom, om de evolutie van sterrenstelsels te begrijpen, het is van cruciaal belang om de interactie tussen jets van zwarte gaten en gaswolken door de kosmische geschiedenis heen te observeren. Echter, het was moeilijk geweest om duidelijk bewijs van een dergelijke interactie te verkrijgen, vooral in het vroege heelal.

Om zulk duidelijk bewijs te verkrijgen, het team gebruikte ALMA om een ​​interessant object te observeren dat bekend staat als MG J0414+0534. Een onderscheidend kenmerk van MG J0414+0534 is dat de lichtpaden die van de aarde naar de aarde reizen aanzienlijk worden vervormd door de zwaartekracht van een ander 'lens'-stelsel tussen MG J0414+0534 en ons, aanzienlijke vergroting veroorzaken.

"Deze vervorming werkt als een 'natuurlijke telescoop' om een ​​gedetailleerd beeld van verre objecten mogelijk te maken, " zegt Takeo Minezaki, een universitair hoofddocent aan de Universiteit van Tokio.

Een ander kenmerk is dat MG J0414+0534 een superzwaar zwart gat heeft met bipolaire jets in het centrum van het gaststelsel. Het team was in staat om het 'echte' beeld van gaswolken en de jets in MG J0414+0534 te reconstrueren door zorgvuldig rekening te houden met de zwaartekrachtseffecten die worden uitgeoefend door het tussenliggende lensstelsel.

"Door deze kosmische telescoop te combineren met ALMA's waarnemingen met hoge resolutie, we kregen een uitzonderlijk scherp zicht, dat is 9, 000 keer beter dan het menselijk gezichtsvermogen, " voegt Kouichiro Nakanishi toe, een projectdocent aan de National Astronomical Observatory of Japan/SOKENDAI. "Met deze extreem hoge resolutie, we waren in staat om de verspreiding en beweging van gasvormige wolken rond jets te verkrijgen die door een superzwaar zwart gat worden uitgestoten."

Dankzij zo'n superieure resolutie, het team ontdekte dat gaswolken langs de jets gewelddadige bewegingen hebben met snelheden tot 600 km/s, duidelijk bewijs van geïmpacteerd gas vertoont. Bovendien, het bleek dat de grootte van de getroffen gaswolken en de jets veel kleiner zijn dan de typische grootte van een sterrenstelsel op deze leeftijd.

"We zijn misschien getuige van de zeer vroege fase van jet-evolutie in de melkweg, " zegt Satoki Matsushita, een research fellow bij Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics. "Het kan al enkele tienduizenden jaren na de lancering van de jets zijn."

"MG J0414+0534 is een uitstekend voorbeeld vanwege de jeugd van de jets, " vat Kaiki Inoue samen, een professor aan de Kindai University, Japan, en de hoofdauteur van het onderzoeksartikel dat verscheen in de Astrofysische journaalbrieven . "We hebben veelbetekenend bewijs gevonden van een significante interactie tussen jets en gaswolken, zelfs in de zeer vroege evolutionaire fase van jets. Ik denk dat onze ontdekking de weg zal effenen voor een beter begrip van het evolutionaire proces van sterrenstelsels in het vroege heelal."