Tre bilder från NASA:s rymdteleskop Spitzer visar par av galaxer på gränsen till kosmiska konsolideringar. Även om galaxerna verkar separata nu, gravitationen drar ihop dem, och snart kommer de att kombineras för att bilda nya, sammanslagna galaxer. Vissa sammanslagna galaxer kommer att uppleva miljarder år av tillväxt. För andra, dock, sammanslagningen kommer att starta processer som så småningom stoppar stjärnbildningen, dömer galaxerna att vissna i förtid.

Bara några få procent av galaxerna i det närliggande universum smälter samman, men galaxsammanslagningar var vanligare för mellan 6 miljarder och 10 miljarder år sedan, och dessa processer formade vårt moderna galaktiska landskap på djupet. I mer än 10 år, forskare som arbetar med Great Observatories All-sky LIRG Survey, eller MÅL, har använt närliggande galaxer för att studera detaljerna i galaxsammanslagningar och för att använda dem som lokala laboratorier för den tidigare perioden i universums historia. Undersökningen har fokuserat på 200 närliggande objekt, inklusive många galaxer i olika stadier av sammansmältning. Bilderna ovan visar tre av dessa mål, avbildad av Spitzer.

På dessa bilder, olika färger motsvarar olika våglängder av infrarött ljus, som inte är synliga för det mänskliga ögat. Blått motsvarar 3,6 mikron, och grönt motsvarar 4,5 mikron – båda starkt utsända av stjärnor. Rött motsvarar 8,0 mikron, en våglängd som mestadels avges av damm.

En av de primära processer som tros vara ansvarig för ett plötsligt stopp i stjärnbildningen inuti en sammanslagen galax är ett övermatat svart hål. I centrum av de flesta galaxer finns ett supermassivt svart hål – ett kraftfullt odjur som är miljontals till miljarder gånger mer massivt än solen. Under en galaktisk sammanslagning, gas och damm drivs in i mitten av galaxen, där de hjälper till att göra unga stjärnor och även matar det centrala svarta hålet.

Men denna plötsliga aktivitet kan skapa en instabil miljö. Stötvågor eller kraftfulla vindar som produceras av det växande svarta hålet kan svepa genom galaxen, sprutar ut stora mängder gas och stänger av stjärnbildningen. Tillräckligt kraftfulla eller repetitiva utflöden kan hindra galaxens förmåga att skapa nya stjärnor.

Förhållandet mellan fusioner, utbrott av stjärnbildning, och svarta håls aktivitet är komplex, och forskare arbetar fortfarande för att förstå det fullt ut. En av de nyligen sammanslagna galaxerna är föremål för en detaljerad studie med W.M. Keck Observatory på Hawaii, där GOALS-forskare sökte efter galaktiska chockvågor som drivs av den centrala aktiva galaktiska kärnan, ett extremt ljust föremål som drivs av ett supermassivt svart hål som matar på material runt det. Bristen på chocksignaturer tyder på att den roll som aktiva galaktiska kärnor spelar för att forma galaxtillväxt under en sammanslagning kanske inte är okomplicerad.

Sammanslagna galaxer i det närliggande universum verkar särskilt ljusa för infraröda observatorier som Spitzer. GOALS-studier har också förlitat sig på observationer av målgalaxerna från andra rymdbaserade observatorier, inklusive NASA:s Hubble och Chandra rymdteleskop, Europeiska rymdorganisationens Herschel-satellit, samt faciliteter på marken, inklusive Keck Observatory, National Science Foundations Very Large Array och Atacama Large Millimeter Array.