Stjärnor som bildas i galaxer verkar påverkas av det supermassiva svarta hålet i mitten av galaxen, men mekanismen för hur det händer har inte varit tydlig för astronomer förrän nu.

"Supermassiva svarta hål är fängslande, " säger huvudförfattaren Shelley Wright, professor i fysik vid University of California San Diego. "Att förstå varför och hur galaxer påverkas av sina supermassiva svarta hål är ett enastående pussel i deras bildande."

I en studie publicerad idag i The Astrofysisk tidskrift , Wright, doktorand Andrey Vayner, och deras kollegor undersökte energin kring de kraftfulla vindarna som genereras av de ljusa, kraftfullt supermassivt svart hål (känt som en "kvasar") i mitten av värdgalaxen 3C 298, ligger cirka 9,3 miljarder ljusår bort.

"Vi studerar supermassiva svarta hål i det mycket tidiga universum när de aktivt växer genom att ansamla enorma mängder gasformigt material, " säger Wright. "Medan svarta hål själva inte avger ljus, det gasformiga materialet de tuggar på värms upp till extrema temperaturer, gör dem till de mest lysande objekten i universum."

UC San Diego-teamets forskning visade att vindarna blåser ut genom hela galaxen och påverkar tillväxten av stjärnor.

"Detta är anmärkningsvärt att det supermassiva svarta hålet kan påverka stjärnor som bildas på så stora avstånd, säger Wright.

I dag, angränsande galaxer visar att galaxens massa är nära korrelerad med det supermassiva svarta hålets massa. Wrights och Vayners forskning indikerar att 3C 298 inte faller inom detta normala skalförhållande mellan närliggande galaxer och de supermassiva svarta hålen som lurar i deras centrum. Men, i det tidiga universum, deras studie visar att galaxen 3C 298 är 100 gånger mindre massiv än den borde ha fått sin enorma supermassiva svarta håls massa.

Detta innebär att den supermassiva svarta hålsmassan är etablerad långt före galaxen, och potentiellt är energin från kvasaren kapabel att kontrollera tillväxten av galaxen.

För att genomföra studien, forskarna från UC San Diego använde flera toppmoderna astronomiska anläggningar. Den första av dessa var Keck Observatorys instrument OSIRIS (OH-Suppressing Infrared Imaging Spectrograph) och dess avancerade adaptiva optik (AO) system. Ett AO-system gör att markbaserade teleskop kan uppnå bilder av högre kvalitet genom att korrigera för suddigheten som orsakas av jordens atmosfär. De resulterande bilderna är lika bra som de som erhållits från rymden.

Den andra stora anläggningen var Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, känd som "ALMA, "ett internationellt observatorium i Chile som kan detektera millimetervåglängder med hjälp av upp till 66 antenner för att få högupplösta bilder av gasen som omger kvasaren.

"Den roligaste delen av att forska i denna galax har varit att sätta ihop all data från olika våglängder och tekniker, ", sa Vayner. "Varje ny datauppsättning som vi fick på denna galax svarade på en fråga och hjälpte oss att sätta ihop några av pusselbitarna. Dock, på samma gång, det skapade nya frågor om galaxens natur och supermassiva svarta håls formation."

Wright höll med, och sa att datamängderna var "enormt underbara" från både Keck Observatory och ALMA, erbjuder en mängd ny information om universum.

Dessa fynd är de första resultaten från en större undersökning av avlägsna kvasarer och deras energetiska inverkan på stjärnbildning och galaxtillväxt. Vayner och teamet kommer att fortsätta att utveckla resultat på mer avlägsna kvasarer med hjälp av de nya faciliteterna och kapaciteterna från Keck Observatory och ALMA.