Som en tumregel, om det finns ett förvirrande fenomen som inträffar någonstans djupt i yttre rymden, ett svart hål är ofta den som ligger bakom.

Det säger postdoktor Vaidehi Paliya vid institutionen för fysik och astronomi, vars januari 2018 -publikation i The Astrophysical Journal Letters beskriver upptäckten av sju galaxer som potentiellt kan skaka om vad astrofysiker trodde att de visste om hur storleken på en galax - och det svarta hålet i dess centrum - kan påverka dess beteende.

Det har varit allmänt trott att endast massiva galaxer innehåller tillräckligt med energi för att bli blazare, som är fantastiska strålningsstrålar som är kraftfulla nog att täcka tusentals ljusår. Men Paliyas senaste forskning kan tyda på att mindre galaxer också kan göra detta, om förutsättningarna är rätta.

Det finns tre huvudtyper av galaxer:ovala elliptiska, diskliknande spiraler och oregelbundna som inte riktigt passar in i någon av de tidigare klasserna.

"Elliptiska galaxer är de äldsta, de mest massiva galaxerna i universum, "Sa Paliya." Folk föreslår att elliptiska galaxer bildas när två mindre galaxer kolliderar, smälter samman till en stor elliptisk. Vanligtvis, elliptiska visar sig vara värd för ett svart hål som är mer än en miljard gånger massan av vår sol. "

Genom sin inneboende, oundviklig gravitationskraft, svarta hål i galaxernas centrum kommer att växa sig större genom att dra in och "äta" den omgivande materien genom en process som kallas ackretion.

"Det är som när du häller vatten i diskbänken, du ser att det bildar en spiral, sen går det ner i avloppet. På ett liknande sätt, materia bildar en ansamlingsskiva runt det svarta hålet, "Sa Paliya." Det svarta hålet växer sedan snabbt och blir ett monster. "

Men när ackretionsskivan som omger det svarta hålet börjar avge extrema energislag - i radio, infraröda eller röntgenband - galaxen sägs vara "aktiv, "öppna dörren till en annan galaxklassificerare som inte är i form.

"Blazars är en typ av aktiv galax, "sade Marco Ajello, en professor i fysik och astronomi och Paliyas rådgivare. "Det här är galaxer som rymmer ett supermassivt svart hål, och detta svarta hål - på något sätt - kan accelerera partiklar till nära ljusets hastighet och hålla dem kollimerade i smala strålar, kallas jets, som blir mycket ljusa ljuskällor när de pekar mot oss. "

Dessa strålar är några av de mest extrema källorna till gammastrålning i yttre rymden.

"Dessa kavajer har jets som är som fontäner. Om du ville ha en enorm fontän, du måste ha en mycket kraftfull motor vid basen. Blazarer måste ha mycket massiva svarta hål i sina centrum för att kunna skjuta upp jetplan, "Sa Paliya." Generellt sett vi förväntar oss inte dessa kraftfulla strålar från små källor, som vår galax. "

Vintergatan är en spiralgalax med pinwheel-liknande armar som består av gas och damm som innehåller ett ljust centrum av äldre stjärnor. Vanligtvis, spiralgalaxer är mindre massiva och mycket mindre aktiva än sina elliptiska motsvarigheter.

När Fermi Gamma-Ray rymdteleskop, lanserades 2008 av NASA, upptäckte gammastrålningsemission från fyra spiralgalaxer under sitt första omloppsår, fysiker var förvirrade.

"Det var oväntat - vi har bara sett den typen av gammastrålning från blazarer, "sa Dieter Hartmann, professor i fysik och astronomi och medförfattare till studien. "När dessa fyra källor upptäcktes, människor spekulerade i att de kunde vara blazare. Men eftersom det fanns så få källor, ingen var säker på det. Då blev frågan:är detta verkligen en ny typ av källa, eller är de bara undantag från standarden? "

Frågan var kvar i luften, tills Paliyas samarbetspartners i Indien släppte en katalog med aktiva spiralgalaxer 2017. Känd som Seyfert -galaxer, dessa är en annan typ av aktiv galax med svarta hål med relativt låg massa som bor i deras centrum. Dock, snarare än att avge våldsamma utbrott av gammastrålning, som kavajer, Seyfert-galaxer är kända för sina starka ultravioletta utsläpp.

Katalogen gav den första chansen för astrofysiker att ta itu med frågan om Fermi -teleskopets upptäckt 2008. Är det möjligt för en spiralgalax att avge strålad gammastrålning?

"Jag tog den här katalogen med 11, 101 Seyfert -galaxer, och jag studerade dem i gammastrålningsbandet med hjälp av data från Large Area Telescope ombord på Fermi -satelliten, "Sa Paliya." Från det, Jag hittade fyra nya gammastrålkällor och tre som tidigare var kända som blazarer men vi tror att det faktiskt är Seyfert -galaxer. "

Detta genombrott är en indikation på att ännu mindre källor kan starta kraftfulla gammastrålar - ett potentiellt paradigmskifte inom astrofysik.

"Om jetplanet liknar blazars, men det svarta hålet är litet, du kan tänka dig det som en bil. Säg att en mindre bil går samma hastighet som en annan bil som har en mycket större motor. Motorn i den mindre bilen skulle då behöva vara mycket mer effektiv, "Sa Ajello." Så, det kan vara så att det svarta hålet fungerar mer effektivt i mindre, spiralsystem än det är i större föremål som blazarer. "

För att förstå värdgalaxernas elliptiska/spiraliska natur hos dessa sju gammastrålningsdetekterade källor, Ajello och Paliya tänker få djupa bilder med högsta upplösning - en utmaning för markbaserade optiska teleskop på grund av atmosfärens suddiga effekter.

"Teleskopets ljusuppsamlingskraft är proportionell mot kvadraten i dess diameter. Detta betyder att med större teleskop, vi kan samla mycket fler fotoner. Fler fotoner betyder mer information, "Sa Paliya.

Gran Telescopio Canarias, eller "Stora kanariska teleskopet, "är ett reflekterande teleskop på 10,4 meter som började samla in observationer 2007. Håller för närvarande titeln på" världens största optiska teleskop med en bländare, "Gran Telescopio Canarias är tänkt att överträffas under nästa årtionde med avslöjandet av trettio meter teleskopet (TMT). När det är klart, TMT kommer att ha en 30 -meters primärspegel och tillåta forskare att se yttre rymden med oöverträffad klarhet - minst 10 gånger bättre än rymdteleskopet Hubble.

Ajello och Paliya tänker använda rymdteleskopet Hubble, och potentiellt kommande anläggningar som TMT, att kika bortom de ljusa mitten av de sju källor de avslöjade för att med säkerhet skilja om galaxerna är elliptiska eller spiralformade.

"Om det är en elliptisk, då är det sant att vi bara tittar på en vanlig blazar. Det är förmodligen ett mindre elliptiskt och ett mindre svart hål, "Ajello sa." Men om det är en spiral, då kan strålarna hända i alla miljöer som är ett svart hål, inom några nyfunna förhållanden. "

"Det är av stor vikt att bättre förstå miljöerna i supermassiva svarta hål som kan skjuta ut jetplan där partikelacceleration sker under extrema astrofysiska förhållanden, "Tillade Hartmann.

Paliya tänker också studera om skillnaderna som observerats i gammastrålar kan översättas över det elektromagnetiska spektrumet.

"Det här handlar om optik, "Sa Paliya." Hur beter sig kavajer, säga, radiofrekvenser? Sedan, hur jämför dessa Seyferts? Denna upptäckt har visat att ja, något annat händer. "

Forskarna sa att upptäckter som dessa är viktiga för att hjälpa oss att förstå universums utveckling. Dessa upptäckter kan representera några av de saknade pusselbitarna om hur galaxer och svarta hål har vuxit ihop genom historien.