Att använda Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) för att observera en aktiv galax med ett starkt utflöde av joniserad gas från det galaktiska centrumet, ett team ledd av Dr. Yoshiki Toba från Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA, Taiwan) har fått ett resultat som gör astronomer ännu mer förbryllade - laget upptäckte tydligt kolmonoxid (CO) gas som är associerad med den galaktiska skivan, men de har också funnit att CO-gasen som sedimenterar i galaxen inte påverkas av det starka joniserade gasutflödet som lanseras från det galaktiska centrumet.

Enligt ett populärt scenario som förklarar bildandet och utvecklingen av galaxer och supermassiva svarta hål, strålning från galaktiska centra – där supermassiva svarta hål finns – kan avsevärt påverka den molekylära gasen (som CO) och galaxernas stjärnbildningsaktiviteter. Med ett ALMA-resultat som visar att utflödet av joniserad gas som drivs av det supermassiva svarta hålet inte nödvändigtvis påverkar dess värdgalax, "det har gjort samutvecklingen av galaxer och supermassiva svarta hål mer förbryllande, " Yoshiki förklarar, "nästa steg är att undersöka mer data om den här typen av galaxer. Det är avgörande för att förstå hela bilden av bildandet och utvecklingen av galaxer och supermassiva svarta hål."

Svara på frågan "Hur bildades och utvecklades galaxer under universums 13,8 miljarder år långa historia?" har varit en toppfråga inom modern astronomi. Studier har redan avslöjat att nästan alla massiva galaxer har ett supermassivt svart hål i sina centra. I de senaste fynden, studier avslöjade vidare att massorna av svarta hål är nära korrelerade med deras värdgalaxer. Denna korrelation antyder att supermassiva svarta hål och deras värdgalaxer har utvecklats tillsammans och nära interagerat med varandra när de växer, även känd som co-evolutionen av galaxer och supermassiva svarta hål.

Gasutflödet som drivs av ett supermassivt svart hål i det galaktiska centrumet har nyligen blivit i fokus eftersom det möjligen spelar en nyckelroll i samutvecklingen av galaxer och svarta hål. En allmänt accepterad idé har beskrivit detta fenomen som:den starka strålningen från det galaktiska centrum där det supermassiva svarta hålet lokaliseras joniserar den omgivande gasen och påverkar även molekylär gas som är ingrediensen i stjärnbildningen; den starka strålningen aktiverar eller undertrycker galaxernas stjärnbildning. Dock, "vi astronomer förstår inte det verkliga sambandet mellan aktiviteten hos supermassiva svarta hål och stjärnbildning i galaxer, " säger Tohru Nagao, Professor vid Ehime University. "Därför, många astronomer inklusive oss är ivriga att observera den verkliga scenen för samspelet mellan kärnkraftsutflödet och stjärnbildande aktiviteter, för att avslöja mysteriet med samevolutionen."

Teamet har fokuserat på en speciell typ av objekt som kallas Dust-Obscured Galaxy (DOG) som har en framträdande egenskap:trots att de är mycket svaga i det synliga ljuset, det är väldigt ljust i infrarött. (Figur 1).

Astronomer tror att HUNDAR har aktivt växande supermassiva svarta hål i sina kärnor. Särskilt, en HUND (WISE1029+0501, hädanefter WISE1029) är utströmmande gas joniserad av den starka strålningen från dess supermassiva svarta hål. WISE1029 är känt som ett extremfall när det gäller utflöde av joniserad gas, och just denna faktor har motiverat forskarna att se vad som händer med dess molekylära gas.

Genom att använda ALMAs enastående känslighet som är utmärkt för att undersöka egenskaperna hos molekylär gas och stjärnbildande aktiviteter i galaxer, teamet genomförde sin forskning genom att observera CO och det kalla dammet från galaxen WISE1029 (Figur 2). Efter detaljerad analys, överraskande hittade de, det finns inga tecken på betydande utflöde av molekylär gas. Vidare, stjärnbildande aktivitet varken aktiveras eller undertrycks. Detta indikerar att ett starkt utflöde av joniserad gas från det supermassiva svarta hålet i WISE1029 varken påverkar den omgivande molekylära gasen eller stjärnbildningen nämnvärt.

Det har förekommit många rapporter som säger att utflödet av joniserad gas som drivs av ansamlingskraften från ett supermassivt svart hål har stor inverkan på omgivande molekylär gas. Dock, det är ett mycket sällsynt fall att det inte finns någon tät interaktion mellan joniserad och molekylär gas som forskarna rapporterar den här gången. Yoshiki och teamets resultat tyder på att strålningen från ett supermassivt svart hål inte alltid påverkar den molekylära gasen och stjärnbildningen i dess värdgalax.

Medan deras resultat gör samutvecklingen av galaxer och supermassiva svarta hål mer förbryllande, Yoshiki och hans team är spännande med att avslöja hela bilden av scenariot. Han säger, "att förstå sådan samevolution är avgörande för astronomi. Genom att samla in statistisk data om denna typ av galaxer och fortsätta i fler uppföljande observationer med ALMA, vi hoppas kunna avslöja sanningen."

Dessa observationsresultat publicerades som Toba et al. "Inga tecken på starkt utflöde av molekylär gas i en infraröd-ljus damm-döljd galax med starkt utflöde av joniserad gas" i Astrofysisk tidskrift i december 2017.