Rekonstruerade bilder av hur MG J0414+0534 skulle se ut om gravitationslinseffekter stängdes av. Utsläppen från damm och joniserad gas runt en kvasar visas i rött. Utsläppen från kolmonoxidgas visas i grönt, som har en bipolär struktur längs strålarna. Kredit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), K.T. Inoue et al.
Astronomer fick den första upplösta bilden av störda gasformiga moln i en galax 11 miljarder ljusår bort genom att använda Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Teamet fann att störningen orsakas av unga kraftfulla jetstrålar som kastas ut från ett supermassivt svart hål som finns i mitten av värdgalaxen. Detta resultat kommer att kasta ljus över mysteriet med evolutionsprocessen för galaxer i det tidiga universum.
Det är allmänt känt att svarta hål utövar stark gravitationsattraktion på omgivande materia. Dock, det är mindre känt att vissa svarta hål har snabbrörliga strömmar av joniserat material, kallas jets. I några närliggande galaxer, utvecklade jetstrålar blåser bort galaktiska gasformiga moln, vilket resulterar i undertryckt stjärnbildning. Därför, att förstå utvecklingen av galaxer, det är avgörande att observera interaktionen mellan svarta håls jetstrålar och gasformiga moln genom kosmisk historia. Dock, det hade varit svårt att få tydliga bevis för sådan interaktion, speciellt i det tidiga universum.
För att få sådana tydliga bevis, teamet använde ALMA för att observera ett intressant föremål som kallas MG J0414+0534. Ett utmärkande drag för MG J0414+0534 är att ljusets vägar från den till jorden förvrängs avsevärt av gravitationen hos en annan "linsande" galax mellan MG J0414+0534 och oss, orsakar betydande förstoring.
"Denna förvrängning fungerar som ett "naturligt teleskop" för att möjliggöra en detaljerad vy av avlägsna objekt, " säger Takeo Minezaki, en docent vid University of Tokyo.
Utsläpp från damm och joniserad gas visas i rött och utsläpp från kolmonoxidgas visas i grönt. Kredit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), K.T. Inoue et al.
En annan egenskap är att MG J0414+0534 har ett supermassivt svart hål med bipolära jetstrålar i mitten av värdgalaxen. Teamet kunde rekonstruera den "sanna" bilden av gasformiga moln såväl som strålarna i MG J0414+0534 genom att noggrant redogöra för gravitationseffekterna som utövas av den mellanliggande linsgalaxen.
" Genom att kombinera detta kosmiska teleskop och ALMAs högupplösta observationer, vi fick exceptionellt skarp syn, det vill säga 9, 000 gånger bättre än mänsklig syn, " tillägger Kouichiro Nakanishi, en projektdocent vid National Astronomical Observatory of Japan/SOKENDAI. "Med denna extremt höga upplösning, vi kunde få fram fördelningen och rörelsen av gasformiga moln runt jetstrålar som kastades ut från ett supermassivt svart hål."
Tack vare en sådan överlägsen upplösning, teamet fann att gasformiga moln längs strålarna har våldsamma rörelser med hastigheter så höga som 600 km/s, visar tydliga tecken på påverkad gas. Dessutom, det visade sig att storleken på de påverkade gasformiga molnen och strålarna är mycket mindre än den typiska storleken på en galax vid denna ålder.
Det centrala supermassiva svarta hålet har just sänt ut kraftfulla jetstrålar, som stör den omgivande gasen i värdgalaxen. Kredit:Kindai University
"Vi bevittnar kanske den mycket tidiga fasen av jetutvecklingen i galaxen, " säger Satoki Matsushita, en forskare vid Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics. "Det kan vara så tidigt som flera tiotusentals år efter uppskjutningen av jetplanen."
"MG J0414+0534 är ett utmärkt exempel på grund av jetplanens ungdom, " sammanfattar Kaiki Inoue, professor vid Kindai University, Japan, och huvudförfattaren till forskningsartikeln som dök upp i Astrofysiska tidskriftsbrev . "Vi hittade bevis på betydande interaktion mellan jetstrålar och gasformiga moln även i den mycket tidiga evolutionära fasen av jetstrålar. Jag tror att vår upptäckt kommer att bana väg för en bättre förståelse av den evolutionära processen för galaxer i det tidiga universum."
