Astronomer vid University of California, Riverside, har upptäckt att kraftfulla vindar som drivs av supermassiva svarta hål i dvärggalaxernas centrum har en betydande inverkan på dessa galaxers utveckling genom att undertrycka stjärnbildningen.

Dvärggalaxer är små galaxer som innehåller mellan 100 miljoner till några miljarder stjärnor. I kontrast, Vintergatan har 200-400 miljarder stjärnor. Dvärggalaxer är den vanligaste galaxtypen i universum och kretsar ofta kring större galaxer.

Teamet på tre astronomer blev överraskade av styrkan i de upptäckta vindarna.

"Vi förväntade oss att vi skulle behöva observationer med mycket högre upplösning och känslighet, och vi hade planerat att skaffa dessa som en uppföljning av våra första observationer, sa Gabriela Canalizo, en professor i fysik och astronomi vid UC Riverside, som ledde forskargruppen. "Men vi kunde se tecknen starkt och tydligt i de första observationerna. Vindarna var starkare än vi hade räknat med."

Canalizo förklarade att astronomer under de senaste decennierna har misstänkt att supermassiva svarta hål i mitten av stora galaxer kan ha en djupgående inverkan på hur stora galaxer växer och åldras.

"Våra resultat visar nu att deras effekt kan vara lika dramatisk, om inte mer dramatiskt, i dvärggalaxer i universum, " Hon sa.

Studieresultat visas i The Astrofysisk tidskrift .

Forskarna, som även inkluderar Laura V. Sales, en biträdande professor i fysik och astronomi; och Christina M. Manzano-King, en doktorand i Canalizos labb, använde en del av data från Sloan Digital Sky Survey, som kartlägger mer än 35 % av himlen, att identifiera 50 dvärggalaxer, 29 av dem visade tecken på att vara associerade med svarta hål i sina centra. Sex av dessa 29 galaxer visade bevis på vindar - specifikt, höghastighetsutflöden av joniserad gas - som härrör från deras aktiva svarta hål.

"Med Keck-teleskopen på Hawaii, vi kunde inte bara upptäcka, men också mäta specifika egenskaper hos dessa vindar, såsom deras kinematik, distribution, och strömkälla – första gången detta har gjorts, ", sa Canalizo. "Vi hittade några bevis för att dessa vindar kan förändra hastigheten med vilken galaxerna kan bilda stjärnor."

Manzano-King, den första författaren till forskningsartikeln, förklarade att många obesvarade frågor om galaxens evolution kan förstås genom att studera dvärggalaxer.

"Större galaxer bildas ofta när dvärggalaxer smälter samman, " sa hon. "Dvärggalaxer är, därför, användbar för att förstå hur galaxer utvecklas. Dvärggalaxer är små eftersom de bildades, de undvek på något sätt att smälta samman med andra galaxer. Således, de fungerar som fossiler genom att avslöja hur miljön i det tidiga universum var. Dvärggalaxer är de minsta galaxer där vi direkt ser vindar - gasflöden upp till 1, 000 kilometer per sekund — för första gången."

Manzano-King förklarade att när material faller in i ett svart hål, den värms upp på grund av friktion och starka gravitationsfält och frigör strålningsenergi. Denna energi trycker omgivande gas utåt från galaxens centrum in i det intergalaktiska rymden.

"Det som är intressant är att dessa vindar trycks ut av aktiva svarta hål i de sex dvärggalaxerna snarare än av stjärnprocesser som supernovor, " sa hon. "Typiskt, vindar som drivs av stjärnprocesser är vanliga i dvärggalaxer och utgör den dominerande processen för att reglera mängden gas som är tillgänglig i dvärggalaxer för att bilda stjärnor."

Astronomer misstänker att när vind som kommer från ett svart hål trycks ut, det komprimerar gasen framför vinden, vilket kan öka stjärnbildningen. Men om all vind drivs ut från galaxens centrum, gasen blir otillgänglig och stjärnbildningen kan minska. Det sistnämnda verkar vara det som sker i de sex dvärggalaxer som forskarna identifierade.

"I dessa sex fall, vinden har en negativ inverkan på stjärnbildningen, " Sales sade. "Teoretiska modeller för bildandet och utvecklingen av galaxer har inte inkluderat effekterna av svarta hål i dvärggalaxer. Vi ser bevis, dock, av ett undertryckande av stjärnbildning i dessa galaxer. Våra resultat visar att galaxbildningsmodeller måste inkludera svarta hål som viktiga, om inte dominerande, regulatorer för stjärnbildning i dvärggalaxer."

Nästa, forskarna planerar att studera massan och farten för gasutflöden i dvärggalaxer.

"Detta skulle bättre informera teoretiker som förlitar sig på sådana data för att bygga modeller, " Sa Manzano-King. "Dessa modeller, i tur och ordning, lära observationsastronomer hur vindarna påverkar dvärggalaxer. Vi planerar också att göra en systematisk sökning i ett större urval av Sloan Digital Sky Survey för att identifiera dvärggalaxer med utflöden som har sitt ursprung i aktiva svarta hål."