Ny forskning publicerad i Nature visar upp nya observationer från James Webb Space Telescope (JWST) som tyder på att svarta hål snabbt stänger av stjärnbildning i massiva galaxer genom att explosivt avlägsna stora mängder gas.
Det internationella teamet fann att mer än 90 % av den galaktiska vinden är gjord av neutral gas och därför var praktiskt taget osynlig i tidigare studier. Detta arbete är den första direkta bekräftelsen på att supermassiva svarta hål kan stänga ner galaxer.
Skillnaden mellan denna nya studie och tidigare arbeten återfinns i den typ av gas som observerats:hittills var det bara möjligt att detektera joniserad gas, som är varm; medan JWST också kunde detektera neutral gas, som är kall.
Dr. Rebecca Davies från Swinburne University of Technologys Center for Astrophysics and Supercomputing ledde det australiensiska teamet bakom denna upptäckt och hjälpte till att hitta det kraftfulla svarthålsdrivna utflödet i en avlägsen massiv galax med en mycket låg nivå av stjärnbildning.
"Utflödet tar bort gas snabbare än gas omvandlas till stjärnor, vilket indikerar att utflödet sannolikt kommer att ha en mycket betydande inverkan på galaxens utveckling. Våra fynd ger nya bevis som indikerar att svarthålsdrivna utflöden kan snabbt stänga av eller "släcka" stjärnbildning i massiva galaxer."
När stjärnbildningen släcks betyder det att en galax har slutat bilda stjärnor. Den representerar omvandlingen mellan en galax som aktivt bildar stjärnor, vilket låter den växa och förändras, och en galax som är "död" och statisk. Släckning är därför en grundläggande process i galaxernas livscykel. Men astronomerna förstår fortfarande inte i detalj vad som får galaxer att sluta bilda stjärnor.
Tillsammans med internationellt erkända forskare, särskilt huvudförfattaren Sirio Belli från universitetet i Bologna, studerade Dr. Davies en galax som ligger på ett enormt avstånd från jorden vars ljus tog mer än 10 miljarder år att nå oss.
Aktiva galaktiska kärnor (AGN) – supermassiva svarta hål som förbrukar stora mängder gas – kan driva utflöden från galaxer. Den mest kraftfulla AGN driver mycket massiva utflöden som möjligen skulle kunna ta bort all gas från sina värdgalaxer på en relativt "kort" tid och få stjärnbildningen att upphöra.
"JWST gjorde det möjligt för oss att observera den kallare, neutrala gasfasen av normala AGN-drivna utflöden i avlägsna galaxer. I den studerade galaxen fann vi att utflödeshastigheten i den neutrala fasen var ~100 gånger större än utflödeshastigheten i den joniserade fasen, och avslöjar därför mycket utströmmande massa som tidigare var osynlig."
Dr Davies säger att JWST kan användas för att upptäcka en mycket större del av utflödena, medan tidigare observationer av joniserad gas bara kunde detektera cirka 1 %.
"Innan JWST skrapade vi bara toppen av isberget när det gäller den utströmmande massan."
Teamet är spända på vad de kan upptäcka när de analyserar fler galaxer i framtiden.
Mer information: Sirio Belli et al, Stjärnbildning stängs av genom flerfasgasutflöde i en galax med en rödförskjutning på 2,45, Natur (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07412-1
Journalinformation: Natur
Tillhandahålls av Swinburne University of Technology
