Ce stabileste limitele dimensiunii unei galaxii? Ar putea fi gaura neagra supermasiva din centrul galaxiei. Multe observatii indica faptul ca masa gaurii negre din centrul unei galaxii este corelata cu masa regiunii centrale a galaxiei in sine. Un model acceptat pe scara larga sustine ca galaxiile si gaurile negre supermasive impart o relatie evolutiva. In timpul zilelor timpurii, cand o galaxie este tanara, materiile prime pentru formarea de noi stele si pentru cresterea gaurii negre sunt relativ comune. Insa, pe masura ce gaura neagra devine activa prin consumul de gaz, materia pe care o atrage imprastie mediul de formare a stelelor datorita vanturilor puternice, incetinind rata nasterii unor stele noi. De aici putem trage concluzia ca formarea stelelor in jurul gaurilor negre este foarte afectata.
Desi acest model este clar, dovezile directe pentru el lipsesc – gaurile negre conduc procese care stralucesc foarte puternic, dominand lumina provenita de la formarea de noi stele, in cele mai multe lungimi de unda. Cu toate acestea, cercetatorii au masurat atat rata de formare a stelelor, cat si activitatea gaurii negre. Acestia au descoperit ca ratele de formare a stelelor incetineau odata ce gaura neagra centrala devenea activa. Acest rezultat ofera un sprijin puternic pentru legatura dintre evolutia galaxiilor si a gaurilor negre din inimile lor.
Nucleele galactice active si formarea stelelor
Cercetatorii au avut in vedere 176 de galaxii cu nuclee galactice active. In cadrul acestui esantion, acestia s-au uitat in mod specific la cele 65 de galaxii care s-au format la 2-6 miliarde de ani dupa Big Bang, atunci cand formarea stelelor si cresterea gaurilor negre erau mai puternice. In timpul perioadelor active, gaura neagra supermasiva din nucleul unei galaxii este extrem de luminoasa. Aceste nuclee galactice active stralucesc intr-o gama variata de lungimi de unda (inclusiv raze x), pe masura ce se hranesc cu gaz. O parte din gaz cade inauntru sau orbiteaza in jurul gaurii negre sub forma unor discuri de acumulare, emitand lumina in timpul accelerarii ridicate (o parte din gaz este expulzat sub forma de jeturi). Nucleele galactice active ridica intensitatea in mod treptat, in functie de combustibilul disponibil.
Pentru a evalua formarea de noi stele, cercetatorii au examinat galaxiile folosind lumina de 250 microni (o lungime de unda care nu este asociata cu activitatea nucleelor galactice active, dar este produsa cu intensitate de stelele nou-nascute). In plus, lumina de 250 microni trece prin mediul prafuit in care se formeaza stelele, ceea ce o face ideala pentru studierea acestor sisteme. Pe de alta parte, observatiile submilimetrice trebuie sa fie realizate din orbita, intrucat aceste lungimi de unda nu pot penetra atmosfera Pamantului. Acest obstacol a impiedicat testarea modelului de coevolutie pana acum, de aceea au fost necesare observatiile Herschel.
Activitatea gaurii negre afecteaza formarea de stele noi
, nucleele galactice active au fost impartite in doua categorii, in functie de luminozitatea emisiilor de raze x ale acestora, care ar trebui sa aiba legatura cu activitatea gaurii negre. In categoria luminozitatii mai scazute, cercetatorii au gasit 44 de nuclee galactice active, 11 dintre acestea avand emisii puternice de 250 de microni, care indicIn cadrul esantionului de 65 de galaxii formate la inceputul universuluia formarea stelelor. In categoria luminozitatii mai ridicate, cercetatorii nu au gasit nicio galaxie cu semnaturi care sa indice formarea de stele, in toate cele 21 de nuclee galactice active. Bazandu-se pe aceste date si pe un model statistic, cercetatorii estimeaza ca in 25% din toate nucleele galactice active cu o luminozitate scazuta ar trebui sa aiba loc formare de stele noi – sub 5% din nucleele galactice active cu o luminozitate ridicata au parte de formare a stelelor. Erorile in cazul ambelor estimari sunt destul de mari, in parte datorita dimensiunii relativ mici a esantionului.
Folosind lumina de 350 si 500 de microni, impreuna cu observatiile de 250 de microni, cercetatorii au estimat rata de formare a stelelor in fiecare galaxie. Aceste informatii impreuna cu luminozitatea cu raze x a nucleelor galactice active au scos la iveala o relatie sugestiva – in cazul luminozitatilor mai scazute, activitatea mai mare din gaura neagra a fost asociata cu cresterea activitatii de formare a stelelor. Insa, atunci cand nucleul galactic activ a atins un nivel critic, activitatea de formare a stelelor a scazut abrupt, odata cu luminozitatea nucleului. Acest lucru sugereaza ca vanturile gaurii negre ar putea goli galaxia de material utilizabil in formarea de noi stele. In plus, in esantionul care include galaxiile apropiate de Calea Lactee activitatea de formare a stelelor este scazuta in toate categoriile de nuclee galactice active, indicand faptul ca s-a diminuat combustibilul necesar atat pentru formarea stelelor, cat si pentru activitatea gaurii negre. Intrucat formarea stelelor atinge varful inaintea luminozitatii nucleului galactic activ, acest lucru este un indicator puternic al faptului ca activitatea gaurii negre suprima formarea stelelor. Aceste date indica faptul ca modelul de coevolutie al galaxiei si gaurii negre este corect, iar observatiile suplimentare ar trebui sa rezolve problema prin reducerea incertitudinilor statistice.
