Svarta hål är kända för att slita isär föremål, inklusive stjärnor. Men nu, astronomer har avslöjat ett svart hål som kan ha utlöst födelsen av stjärnor över ett häpnadsväckande avstånd, och över flera galaxer.

Om det bekräftas, denna upptäckt, gjord med NASA:s Chandra X-ray Observatory och andra teleskop, skulle representera den bredaste räckvidd som någonsin setts för ett svart hål som fungerar som en fantastisk kickstarter. Det svarta hålet verkar ha förbättrat stjärnbildningen mer än en miljon ljusår bort. (Ett ljusår är lika med 6 biljoner miles.)

"Det här är första gången vi har sett ett enda svart hål öka stjärnfödseln i mer än en galax åt gången, " sa Roberto Gilli från National Institute of Astrophysics (INAF) i Bologna, Italien, huvudförfattare till studien som beskriver upptäckten. "Det är fantastiskt att tro att en galax svarta hål kan ha inflytande över vad som händer i andra galaxer miljontals biljoner mil bort."

Ett svart hål är ett extremt tätt föremål från vilket inget ljus kan fly. Det svarta hålets enorma gravitation drar in omgivande gas och damm, men partiklar från en liten mängd av det materialet kan också slungas bort istället med nästan ljusets hastighet. Dessa snabbt rörliga partiklar bildar två smala strålar eller "strålar" nära det svarta hålets poler.

De supermassiva svarta hålsforskarna som observerades i den nya studien ligger i mitten av en galax cirka 9,9 miljarder ljusår från jorden. Denna galax har minst sju närliggande galaxer, enligt observationer med European Southern Observatorys Very Large Telescope (VLT) och Large Binocular Telescope (LBT).

Med hjälp av National Science Foundations Karl Jansky Very Large Array, forskare hade tidigare upptäckt radiovågemission från en stråle av högenergipartiklar som är ungefär en miljon ljusår lång. Strålen kan spåras tillbaka till det supermassiva svarta hålet, som Chandra upptäckte som en kraftfull källa till röntgenstrålar producerad av het gas som virvlar runt det svarta hålet. Gilli och kollegor upptäckte också ett diffust moln av röntgenstrålning som omger ena änden av radiostrålen. Denna röntgenstrålning kommer med största sannolikhet från en gigantisk bubbla av het gas som värms upp genom interaktionen av de energiska partiklarna i radiostrålen med omgivande materia.

När den heta bubblan expanderade och svepte genom fyra angränsande galaxer, det kunde ha skapat en chockvåg som komprimerade kall gas i galaxerna, får stjärnor att bildas. Alla fyra galaxerna är ungefär lika långt, ca 400, 000 ljusår, från mitten av bubblan. Författarna uppskattar att stjärnbildningshastigheten är mellan cirka två till fem gånger högre än typiska galaxer med liknande massor och avstånd från jorden.

"Berättelsen om kung Midas talar om hans magiska touch som kan förvandla metall till guld, " sa medförfattaren Marco Mignoli, även av INAF i Bologna, Italien. "Här har vi ett fall av ett svart hål som hjälpte till att förvandla gas till stjärnor, och dess räckvidd är intergalaktisk."

Astronomer har sett många fall där ett svart hål påverkar sin omgivning genom "negativ feedback" - med andra ord, begränsa bildandet av nya stjärnor. Detta kan inträffa när det svarta hålets jetstrålar injicerar så mycket energi i den heta gasen i en galax, eller galaxhop, att gasen inte kan svalna tillräckligt för att göra ett stort antal stjärnor.

I denna nyupptäckta samling av galaxer, astronomer har hittat ett mindre vanligt exempel på "positiv feedback, " där det svarta hålets effekter ökar stjärnbildningen. Dessutom, när astronomer tidigare stött på positiv feedback, det innebar antingen ökningar av stjärnbildningshastigheten på 30 % eller mindre, eller det inträffade på en skala av endast cirka 20, 000 till 50, 000 ljusår på en närliggande sällskapsgalax. Huruvida återkopplingen är positiv eller negativ beror på en känslig balans mellan uppvärmningshastigheten och kylningshastigheten för ett moln. Det beror på att moln som initialt är kallare när de träffas av en stötvåg är mer benägna att uppleva positiv feedback, och bilda fler stjärnor.

"Svarta hål har ett välförtjänt rykte om att vara kraftfulla och dödliga, men inte alltid, " sa medförfattaren Alessandro Peca, tidigare vid INAF i Bologna och nu Ph.D. student vid University of Miami. "Detta är ett utmärkt exempel på att de ibland trotsar den stereotypen och kan ge näring istället."

Forskarna använde totalt sex dagars Chandra-observationstid fördelat på fem månader.

"Det är bara på grund av denna mycket djupa observation som vi såg den heta gasbubblan som producerades av det svarta hålet, sa medförfattaren Colin Norman från Johns Hopkins University i Baltimore, Maryland. "Genom att rikta in objekt som liknar detta, vi kan upptäcka att positiv feedback är mycket vanlig i bildandet av grupper och kluster av galaxer."

En artikel som beskriver dessa resultat har publicerats i det senaste numret av tidskriften Astronomi och astrofysik .