Astronomii au observat o galaxie rară care închide formarea stelare

O galaxie îndepărtată a fost surprinsă în acțiunea de a se închide.

Galaxia, numită CQ 4479, încă formează o mulțime de stele noi. Dar are, de asemenea, o gaură neagră supermasivă care se hrănește în mod activ în centrul său, care va opri formarea stelelor în câteva sute de milioane de ani, au raportat astronomii pe 11 ianuarie la reuniunea virtuală a Societății Americane de Astronomie. Studierea acestei galaxii și a altora asemănătoare îi va ajuta pe astronomi să-și dea seama exact cum se întâmplă astfel de opriri.

„Cum exact mor galaxiile este o întrebare deschisă”, spune astrofizicianul Allison Kirkpatrick de la Universitatea din Kansas din Lawrence. „Acest lucru ne-ar putea oferi o mulțime de perspectivă asupra acestui proces.”

Astronomii cred că galaxiile încep de obicei să facă noi stele cu o pasiune. Stelele se formează din buzunare de gaz rece care se contractă sub propria gravitație și aprind fuziunea termonucleară în centrele lor. Dar, la un moment dat, ceva perturbă combustibilul rece care formează stele și îl trimite către gaura neagră supermasivă din miezul galaxiei. Acea gaură neagră înghitează gazul, încălzindu-l alb. O gaură neagră care se hrănește activ poate fi văzută de la miliarde de ani lumină distanță și este cunoscută sub numele de quasar. Radiația de la gazul fierbinte pompează energie suplimentară în restul galaxiei, suflând sau încălzind gazul rămas până când fabrica de formare a stelelor se închide definitiv (SN: 3/5/14).

Această imagine se potrivește cu tipurile de galaxii pe care astronomii le văd în mod obișnuit în univers: formatori de stele „albastre și noi” și galaxii latente „roșii și moarte”. Dar în timp ce examinau datele din sondaje mari ale cerului, Kirkpatrick și colegii au observat un alt tip. Echipa a descoperit aproximativ două duzini de galaxii care emit raze X energetice caracteristice unei găuri negre înghițite în mod activ, dar strălucesc și în lumină infraroșie cu energie scăzută, dezvăluind că încă mai există gaz rece undeva în galaxii. Kirkpatrick și colegii au numit aceste galaxii „quasar reci” într-o lucrare din 1 septembrie. Jurnalul de astrofizică.

„Când vezi o gaură neagră care acumulează în mod activ material, te aștepți că formarea stelară să se fi oprit deja”, spune coautorul și astrofizicianul Kevin Cooke, de asemenea de la Universitatea din Kansas, care a prezentat cercetarea la întâlnire. „Dar quasarii reci se află într-o perioadă ciudată când gaura neagră din centru tocmai a început să se hrănească.”

Pentru a investiga quasarii reci individuali mai detaliat, Kirkpatrick și Cooke au folosit SOFIA, un avion echipat cu un telescop care poate vedea într-o gamă de lungimi de undă în infraroșu pe care observațiile originale de quasar rece nu le-au acoperit. SOFIA a analizat CQ 4479, un quasar rece aflat la aproximativ 5,25 miliarde de ani lumină distanță, în septembrie 2019.

Observațiile au arătat că CQ 4479 are aproximativ 20 de miliarde de ori masa soarelui în stele și adaugă aproximativ 95 de sori pe an. (Aceasta este o rată furioasă în comparație cu Calea Lactee; galaxia noastră de origine construiește două sau trei mase solare de noi stele pe an.) Gaura neagră centrală a lui CQ 4479 este de 24 de milioane de ori mai masivă decât soarele și crește cu aproximativ 0,3 mase solare pe an. În ceea ce privește procentul din masa lor totală, stelele și gaura neagră cresc în același ritm, spune Kirkpatrick.

quasar rece CQ 4479
Quasarul rece CQ 4479, punctul albastru neclar din centrul acestei imagini, a apărut în imaginile realizate de Sloan Digital Sky Survey. Punctul roșu din apropiere ar putea fi o altă galaxie care interacționează cu CQ 4479 sau ar putea să nu aibă legătură.KC Cooke et al/arxiv.org 2020, Sondaj Sloan Digital Sky

Acest tip de „evoluție în etape” contravine teoriilor despre modul în care galaxiile cresc și scad. „Trebuie ca toate stelele tale să termine mai întâi să crească, iar apoi să crească gaura neagră”, spune Kirkpatrick. „Acest [galaxy] arată că există o perioadă în care cresc împreună.”

Cooke și colegii săi au estimat că în jumătate de miliard de ani, galaxia va găzdui 100 de miliarde de mase solare de stele, dar gaura sa neagră va fi pasivă și liniștită. Tot gazul rece care formează stele se va fi încălzit sau s-ar fi distrus.

Observațiile CQ 4479 susțin ideile generale despre modul în care galaxiile mor, spune astronomul Alexandra Pope de la Universitatea din Massachusetts Amherst, care nu a fost implicată în noua lucrare. Având în vedere că galaxiile își opresc în cele din urmă formarea stelare, este logic să existe o perioadă de tranziție. Descoperirile sunt o „confirmare a acestei faze importante în evoluția galaxiilor”, spune ea. O privire mai atentă la mai mulți quasari reci îi va ajuta pe astronomi să-și dea seama cât de repede mor galaxiile.