Vid det årliga mötet för American Astronomical Society i St. Louis, Missouri, Allison Kirkpatrick, biträdande professor i fysik och astronomi vid University of Kansas, kommer att tillkännage sin upptäckt av "kalla kvasarer" - galaxer som har ett överflöd av kall gas som fortfarande kan producera nya stjärnor trots att de har en kvasar i centrum - ett genombrottsfynd som kullkastar antaganden om mognad av galaxer och kan representera en fas av varje galax livscykel som var okänd fram till nu.

Hennes nyhetsbriefing, med titeln "En ny befolkning av kalla kvasarer, " äger rum onsdag, 12 juni, på andra våningen på St. Louis Union Station Hotel.

En kvasar, eller "kvasistelär radiokälla, " är i grunden ett supermassivt svart hål på steroider. Gas som faller mot en kvasar i mitten av en galax bildar en "tillväxtskiva" som kan kasta bort en förbluffande mängd elektromagnetisk energi, ofta med hundratals gånger högre ljusstyrka än en typisk galax. Vanligtvis, bildandet av en kvasar liknar galaktisk pensionering, och det har länge ansetts signalera ett slut på en galaxs förmåga att producera nya stjärnor.

"All gas som ansamlas i det svarta hålet värms upp och avger röntgenstrålar, " sa Kirkpatrick. "Våglängden av ljus som du avger motsvarar direkt hur varm du är. Till exempel, du och jag avger infrarött ljus. Men något som avger röntgenstrålar är en av de hetaste sakerna i universum. Denna gas börjar ansamlas i det svarta hålet och börjar röra sig med relativistiska hastigheter; du har också ett magnetfält runt denna gas, och det kan bli vridet. På samma sätt som du får solflammor, du kan låta materialstrålar gå upp genom dessa magnetfältslinjer och skjutas bort från det svarta hålet. Dessa strålar stryper i huvudsak gastillförseln till galaxen, så ingen mer gas kan falla på galaxen och bilda nya stjärnor. Efter att en galax har slutat bilda stjärnor, vi säger att det är en passiv död galax."

Men i Kirkpatricks undersökning, ungefär 10 procent av galaxer som är värd för anhopande supermassiva svarta hål hade en tillgång på kall gas kvar efter att ha gått in i denna fas, och gjorde fortfarande nya stjärnor.

"Det är i sig förvånande, " sa hon. "Hela den här befolkningen är en hel massa olika föremål. Några av galaxerna har mycket tydliga fusionssignaturer; några av dem ser mycket ut som Vintergatan och har väldigt tydliga spiralarmar. Vissa av dem är väldigt kompakta. Från denna mångfaldiga befolkning, vi har då ytterligare 10 procent som är riktigt unika och oväntade. Dessa är mycket kompakta, blå, ljuskällor. De ser precis ut som du skulle förvänta dig att ett supermassivt svart hål skulle se ut i slutskedet efter att det har släckt hela stjärnbildningen i en galax. Detta utvecklas till en passiv elliptisk galax, ändå har vi hittat mycket kall gas i dessa också. Det här är befolkningen som jag kallar "kalla kvasarer."

KU-astrofysikern misstänkte att de "kalla kvasarerna" i hennes undersökning representerade en kort period som ännu inte har upptäckts i slutfaserna av en galaxs livslängd - i termer av ett mänskligt liv, den flyktiga "kalla kvasaren"-fasen kan vara något som liknar en galaxs pensionsfest.

"Dessa galaxer är sällsynta eftersom de är i en övergångsfas - vi har fångat dem precis innan stjärnbildningen i galaxen släcks och denna övergångsperiod bör vara mycket kort, " Hon sa.

Kirkpatrick identifierade först föremålen av intresse i ett område av Sloan Digital Sky Survey, den mest detaljerade digitala kartan över universum som finns. I ett område som kallas "Stripe 82, "Kirkpatrick och hennes kollegor kunde visuellt identifiera kvasarer.

"Sedan gick vi över det här området med XMM Newton-teleskopet och undersökte det i röntgen, " sa hon. "Röntgenstrålar är nyckelsignaturen för växande svarta hål. Därifrån, vi undersökte det med Herschel Space Telescope, ett långt infrarött teleskop, som kan upptäcka damm och gas i värdgalaxen. Vi valde ut de galaxer som vi kunde hitta i både röntgen och infraröd."

KU-forskaren sa att hennes fynd ger forskare ny förståelse och detaljer om hur släckningen av stjärnbildning i galaxer fortskrider, och kullkastar antaganden om kvasarer.

"Vi visste redan att kvasarer går igenom en dammskymd fas, ", sa Kirkpatrick. "Vi visste att de går igenom en tungt höljd fas där damm omger det supermassiva svarta hålet. Vi kallar det för den röda kvasarfasen. Men nu, vi har hittat denna unika övergångsregim som vi inte kände till tidigare. Innan, om du berättade för någon att du hade hittat en lysande kvasar som hade en blå optisk färg – men den hade fortfarande mycket damm och gas i sig, och en hel del stjärnbildning – folk skulle säga, 'Nej, det är inte så de här sakerna ska se ut."

Nästa, Kirkpatrick hoppas kunna avgöra om den "kalla kvasarfasen" händer med en specifik klass av galaxer eller varje galax.

"Vi trodde att hur dessa saker gick till var att du har ett växande svart hål, den är omgiven av damm och gas, det börjar blåsa ut materialet, " sa hon. "Då blir det ett lysande blått föremål. Vi antog när den blåste ut sin egen gas, det skulle blåsa ut sin värdgas också. Men det verkar med dessa föremål, så är inte fallet. Dessa har blåst ut sitt eget damm – så vi ser det som ett blått objekt – men de har ännu inte blåst ut allt damm och gas i värdgalaxerna. Detta är en övergångsfas, låt oss säga 10 miljoner år. I universella tidsskalor, det är väldigt kort – och det är svårt att fånga det här. Vi gör vad vi kallar en blindundersökning för att hitta föremål vi inte letade efter. Och genom att hitta dessa föremål, ja, det kan antyda att detta händer med varje galax."