Svarta hål kan driva ut tusen gånger mer materia än de fångar upp. Mekanismen som styr både utmatning och infångning är ackretionsskivan, en enorm massa av gas och damm som spiralerar runt det svarta hålet i extremt höga hastigheter. Skivan är varm och avger ljus såväl som andra former av elektromagnetisk strålning. En del av den kretsande materien dras mot mitten och försvinner bakom händelsehorisonten, tröskeln bortom vilken varken materia eller ljus kan fly. Annan, mycket större, del skjuts längre ut av trycket från strålningen som sänds ut av själva skivan.

Varje galax tros ha ett supermassivt svart hål i mitten, men inte alla galaxer har, eller fortfarande har, accretion diskar. De som gör det kallas aktiva galaxer, på grund av deras aktiva galaktiska kärnor. Den traditionella modellen förutsätter två faser i materien som ackumuleras i den centrala delen av en aktiv galax:ett höghastighetsutflöde av joniserad gas av materia som skjuts ut av kärnan, och långsammare molekyler som kan strömma in i kärnan.

En ny modell som integrerar de två faserna i ett enda scenario har nu lagts fram av Daniel May, en postdoktor vid University of São Paulos Institute of Astronomy, Geofysik och atmosfärsvetenskap (IAG-USP) i Brasilien. "Vi fann att den molekylära fasen, som verkar ha en helt annan dynamik än den joniserade fasen, är också en del av utflödet. Detta betyder att det finns mycket mer materia som blåses bort från centrum, och den aktiva galaktiska kärnan spelar en mycket viktigare roll i struktureringen av galaxen som helhet, " berättade May för Agência FAPESP.

En artikel om studien av May och medarbetare publiceras i tidskriften Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society . Studien stöddes av FAPESP via ett doktorandstipendium och ett postdoktoralt stipendium som tilldelades maj. João Steiner, Professor vid IAG-USP och medförfattare till artikeln, handleda Mays Ph.D. och postdoc forskning.

May identifierade mönstret på grundval av en studie av två aktiva galaxer:NGC 1068, som han undersökte 2017, och NGC 4151, som han undersökte 2020. NGC står för New General Catalog of Nebulae and Clusters of Stars, etablerades i slutet av artonhundratalet.

"Med hjälp av en mycket noggrann bildbehandlingsmetodik, vi identifierade samma mönster i två mycket olika galaxer. De flesta astronomer idag är intresserade av att studera mycket stora datamängder. Vårt tillvägagångssätt var det motsatta. Vi undersökte de individuella egenskaperna hos dessa två föremål på ett nästan hantverksmässigt sätt, " sa May.

"Vår studie tyder på att ett moln av molekylär gas i den centrala delen av galaxen först kollapsar och aktiverar dess kärna, bildar ackretionsskivan. Fotonerna som emitteras av skivan, som når temperaturer i storleksordningen en miljon grader, tryck det mesta av gasen långt utåt, medan en mindre del av gasen absorberas av skivan och så småningom störtar ner i det svarta hålet. När molnet sugs in i disken, två distinkta faser tar form:en joniseras på grund av exponering för skivan, och den andra är molekylär och överskuggas av sin strålning. Vi upptäckte att den molekylära delen är helt bunden till den joniserade delen, vilket är känt som utflödet. Vi kunde relatera gasens två faser, som tidigare ansetts vara frånkopplad, och anpassa deras morfologier till ett enda scenario."

Den joniserade gasen härrör från fragmentering av denna molekylära gas, Maj förklarade. När det splittras, den skjuts längre ut i en expanderande het bubbla som kan bli så stor som 300 ljusår i radie. För jämförelsens skull, det är värt att komma ihåg att detta är nästan 70 gånger avståndet från jorden till Proxima Centauri, den närmaste stjärnan till solsystemet.

"När vi observerar de centrala regionerna i dessa två galaxer, vi ser denna enorma bubbla i profil, avgränsad av dess väggar av molekyler, " sade May. "Vi ser väggarna splittras och den joniserade gasen drivs ut. Accretionskivan framstår som en extremt ljus punkt. All information som når oss från den motsvarar en pixel, så vi har inte tillräckligt med upplösning för att urskilja dess möjliga delar. Det svarta hålet är bara känt från dess effekter."

I det antika universum fanns mycket mer tillgänglig gas, så effekten av en process som den som beskrevs av honom var mer intensiv, Maj förklarade. Det han observerade i relativt närliggande galaxer som NGC 1068 och NGC 4151 är en mild form av processen som inträffade i mer avlägsna galaxer, vars aktiva kärnor i det avlägsna förflutna nu detekteras som kvasarer.