Aktywne jądra galaktyczne a formowanie się gwiazd

Większość galaktyk w swoim jądrze zawiera supermasywną czarną dziurę (SMBH), obiekt o masie przekraczającej milion mas Słońca. Kluczowym nierozwiązanym problemem w formowaniu się i ewolucji galaktyk jest rola, jaką SMBH odgrywają w kształtowaniu swoich galaktyk. Większość astronomów jest zgodna co do tego, że musi istnieć silne powiązanie ze względu na zaobserwowane korelacje pomiędzy masą SMBH a jasnością jej galaktyki, masą gwiazdową i ruchem gwiazd w galaktyce. Korelacje te dotyczą zarówno galaktyk lokalnych, jak i tych we wczesnych epokach kosmicznych. Jednak mimo postępów w badaniach SMBH, ich wpływ nadal nie jest zrozumiały. W niektórych sugerowanych scenariuszach SMBH powstrzymuje powstawanie gwiazd w galaktyce poprzez usuwanie materii. W innych, takich jak scenariusz łączenia się galaktyk, efekt jest odwrotny: SMBH zwiększa ilość powstających gwiazd, pomagając pobudzić ośrodek międzygwiezdny. Przeprowadzono symulacje komputerowe, aby spróbować rozstrzygnąć te różnice. Symulacje mają tendencję do wykazywania, że zimny gaz napływający z ośrodka międzygalaktycznego może zasilać zarówno wzrost SMBH, jak i galaktyki.

Formowanie się gwiazd jest jednym z głównych wyznaczników wzrostu galaktyk. Obserwując galaktyki astronomowie próbują mierzyć powstawanie gwiazd poprzez korelację szybkości formowania się z wewnętrzną jasnością (proces tworzenia się gwiazd powoduje rozgrzewanie pyłu, którego promieniowanie podczerwone może dominować w jasności). Jednak emisje z regionu wokół supermasywnej czarnej dziury, która jest aktywnym jądrem galaktycznym (AGN), można łatwo pomylić z emisją pochodzącą od formujących się gwiazd. Promieniowanie rentgenowskie lub emisja silnie wzbudzonych jonów mogą być wykorzystane do określenia niezależnego wkładu AGN, ale pomiary te mogą być skomplikowane poprzez ingerencyjne wygaszanie pyłu lub inne efekty. Ponadto istnieją dowody potwierdzające, że w małych lub mniej świecących galaktykach czy we wcześniejszych kosmicznych epokach inne czynniki, takie jak obfitość pierwiastków, silnie wpłynęły na rozwój galaktyki.

Astronomowie z CfA – Belinda Wilkes i Joanna Kuraszewicz – wraz z pięcioma kolegami zbadali 323 galaktyki, o których wiadomo, że posiadają AGN emitujące silne promieniowanie rentgenowskie (mierzone teleskopem XMM-Newton), a także mają aktywnie formujące się gwiazdy, określone na podstawie ich promieniowania w dalekiej podczerwieni (mierzone za pomocą Kosmicznego Teleskopu Herschela). Galaktyki znajdują się na odległościach, z których światło podróżuje do nas od około dwóch do jedenastu miliardów lat. Analiza statystyczna próbki wskazuje, że AGN przyczynia się średnio do około 20% świecenia w podczerwieni, chociaż czasem może wynosić nawet >90%. Astronomowie dochodzą do ważnych wniosków, że nie ma dowodów (przynajmniej w tym zestawie obiektów) na silne powiązanie z tym, że AGN tłumi formowanie się gwiazd. W rzeczywistości wydaje się, że rosną one wspólnie.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Active Galactic Nuclei and Star Formation

Źródło: CfA

Na zdjęciu: Galaktyka UGC 5101 posiada aktywne jądro galaktyczne (AGN), zwarty rdzeń, który emituje obfite promieniowanie i może stymulować powstawanie gwiazd. Źródło: NASA, ESA, zespół Hubble Heritage; STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration oraz A. Evans University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University