Svarta hål tros sluka upp så mycket omgivande material att de sätter stopp för livet i deras värdgalax. I den processen skapar de ett mycket energiskt föremål som kallas en kvasar som tidigare troddes stoppa stjärnfödseln. Nu har forskare hittat en galax som överlever de glupande krafterna i en kvasar genom att fortsätta att föda nya stjärnor – cirka 100 solstora stjärnor per år.

Upptäckten som gjorts av Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) kan förklara hur massiva galaxer kom till trots att universum domineras av galaxer som inte längre bildar stjärnor. Resultaten publiceras i Astrofysisk tidskrift .

"Detta visar oss att tillväxten av aktiva svarta hål inte stoppar stjärnfödseln omedelbart, vilket går emot alla nuvarande vetenskapliga förutsägelser, " sa Allison Kirkpatrick, biträdande professor vid University of Kansas i Lawrence Kansas och medförfattare till studien. "Det får oss att ompröva våra teorier om hur galaxer utvecklas."

SOFIA, ett gemensamt projekt av NASA och German Aerospace Center, DLR, studerade en extremt avlägsen galax, ligger mer än 5,25 miljarder ljusår bort kallas CQ4479. I dess kärna finns en speciell typ av kvasar som nyligen upptäcktes av Kirkpatrick kallad en "kall kvasar". I denna typ av kvasar, det aktiva svarta hålet frossar fortfarande på material från sin värdgalax, men kvasarens intensiva energi har inte härjat all den kalla gasen, så stjärnor kan fortsätta att bildas och galaxen lever vidare. Detta är första gången forskare har en detaljerad titt på en kall kvasar, direkt mäta det svarta hålets tillväxt, stjärnfödelsetal, och hur mycket kall gas som återstår för att driva galaxen.

"Vi blev förvånade över att se en annan udda galax som trotsar nuvarande teorier, sa Kevin Cooke, postdoktor vid University of Kansas i Lawrence, Kansas, och huvudförfattare till denna studie. "Om denna tandemtillväxt fortsätter skulle både det svarta hålet och stjärnorna som omger det tredubblas i storlek innan galaxen når slutet av sin livstid."

Som ett av de ljusaste och mest avlägsna objekten i universum, kvasarer, eller "kvasistelära radiokällor, "är notoriskt svåra att observera, eftersom de ofta överglänser allt omkring dem. De bildas när ett särskilt aktivt svart hål förbrukar enorma mängder material från sin omgivande galax, skapar starka gravitationskrafter. När mer och mer material snurrar snabbare och snabbare mot mitten av det svarta hålet, materialet värms upp och lyser starkt. En kvasar producerar så mycket energi att den ofta överglänser allt omkring den, förblindande försök att observera dess värdgalax. Aktuella teorier förutspår att denna energi värmer upp eller driver ut den kalla gas som behövs för att skapa stjärnor, stoppa stjärnfödseln och slå ett dödligt slag mot en galaxs tillväxt. Men SOFIA avslöjar, att det är en relativt kort period då galaxens stjärnfödelse kan fortsätta medan det svarta hålets fest fortsätter att driva kvasarens kraftfulla krafter.

Istället för att direkt observera de nyfödda stjärnorna, SOFIA använde sitt 9-fots teleskop för att upptäcka det infraröda ljuset som strålar ut från dammet som värmts upp av stjärnbildningsprocessen. Med hjälp av data som samlats in av SOFIAs högupplösta Airborne Wideband Camera-Plus, eller HAWC+ instrument, forskare kunde uppskatta mängden stjärnbildning under de senaste 100 miljoner åren.

"SOFIA låter oss se in i detta korta tidsfönster där de två processerna kan samexistera, ", sa Cooke. "Det är det enda teleskopet som kan studera stjärnfödelse i denna galax utan att överväldigas av den intensivt lysande kvasaren."

Det korta fönstret av gemensamma svarta hål och stjärntillväxt representerar en tidig fas i en galaxs död, där galaxen ännu inte har fallit under för kvasarens förödande effekter. Fortsatt forskning med SOFIA behövs för att ta reda på om många andra galaxer går igenom ett liknande stadium med gemensamma svarta hål och stjärntillväxt innan de till slut når livets slut. Framtida observationer med James Webb Space Telescope, som är planerad att lanseras 2021, skulle avslöja hur kvasarer påverkar den övergripande formen på deras värdgalaxer.