Eksplozje supernowej i strumienie monstrualnej czarnej dziury rozpraszają gwiezdny gaz jednej galaktyki, powodując dramatyczną transformację ze spiralnej galaktycznej młodości do starszych eliptycznych, zgodnie z najnowszymi badaniami niedawno połączonej galaktyki. Chłodny gaz, paliwo, z którego powstają nowe gwiazdy, jest niezbędny dla młodości i wigoru galaktyki. Ale eksplozje supernowych mogą rozpocząć spadek formacji gwiazd, a następnie fale uderzeniowe z supermasywnej czarnej dziury kończą pracę, zmieniając galaktyki spiralne w „czerwone i martwe” eliptyczne.
Astronomowie sądzą, że zidentyfikowali niedawno połączoną galaktykę, NGC 3801, w której właśnie zaczęła się ta utrata gazu. Wykorzystując obserwacje w ultrafiolecie z eksploratora galaktyki NASA (GALEX) i wielu innych instrumentów, nowe odkrycia wypełniają ważną lukę w obecnym rozumieniu ewolucji galaktycznej.
„Złapaliśmy galaktykę w trakcie niszczenia jej paliwa gazowego dla nowych gwiazd i maszerowania w kierunku galaktyki typu czerwonego i martwego” - powiedziała Ananda Hota, główna autorka nowego artykułu w „Monthly Notices of the Royal Astronomical” Społeczeństwo. „Znaleźliśmy kluczowy brakujący element do połączenia i rozwiązania zagadki tej fazy ewolucji galaktyki”.
Od dawna wiadomo, że bogate w gaz galaktyki spiralne, takie jak nasza Droga Mleczna, zderzają się ze sobą, tworząc galaktyki eliptyczne, takie jak te zaobserwowane w badaniu. Te duże, okrągłe galaktyki mają bardzo mało formacji gwiazd.
Supermasywne czarne dziury znajdujące się w centrach galaktyk mogą wybuchać, gdy zostaną pochłonięte przez gaz podczas połączeń galaktycznych. Gdy gigantyczna czarna dziura się karmi, wystrzeliwują z niej kolosalne strumienie materii, tworząc tak zwane aktywne jądro galaktyczne. Zgodnie z teorią fale uderzeniowe z tych dżetów nagrzewają się i rozpraszają rezerwuary zimnego gazu w galaktykach eliptycznych, uniemożliwiając w ten sposób kształtowanie się nowych gwiazd.
NGC 3801 wykazuje oznaki takiego procesu. Ta galaktyka jest wyjątkowa, ponieważ wyraźnie widoczne są dowody wcześniejszego połączenia, a fale uderzeniowe z odrzutowców z centralnej czarnej dziury zaczęły rozprzestrzeniać się bardzo niedawno. Naukowcy wykorzystali Eksploratora Galaxy Evolution, aby ustalić wiek gwiazd galaktyki i odczytać jej historię ewolucji. Obserwacje w ultrafiolecie pokazują, że formacja gwiazdowa NGC 3801 zanikła w ciągu ostatnich 100 do 500 milionów lat, co pokazuje, że galaktyka rzeczywiście zaczęła porzucać swoje młode lata. Brak wielu dużych, nowych, niebieskich gwiazd sprawia, że NGC 3801 w świetle widzialnym wygląda żółtawo i czerwonawo, a zatem w średnim wieku.
Co powoduje starzenie się galaktyki i tworzenie mniejszej liczby gwiazd? Krótkotrwałe niebieskie gwiazdy, które powstały zaraz po tym, jak połączyły się z inną galaktyką, wybuchły już jako supernowe. Dane z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a NASA ujawniły, że te gwiezdne eksplozje wywołały szybki odpływ ogrzanego gazu z centralnych regionów NGC 3801. Ten odpływ zaczął usuwać rezerwy zimnego gazu, a tym samym wpłynął na ogólny wzrost liczby gwiazd w NGC 3801.
Pewne formowanie się gwiazd wciąż zachodzi w NGC 3801, jak pokazano na długościach fal ultrafioletowych obserwowanych przez Eksploratora Galaxy Evolution oraz w długościach fal podczerwonych wykrytych przez Kosmiczny Teleskop Spitzer NASA. Ale ten ostatni przebłysk młodości wkrótce zostanie zgaszony przez gigantyczne fale uderzeniowe z dżetów czarnej dziury, widoczne w świetle rentgenowskim przez Obserwatorium Chandra X-ray NASA. Te fale podmuchowe pędzą na zewnątrz z centrum galaktyki z prędkością prawie dwóch milionów mil na godzinę (prawie 900 kilometrów na sekundę). Fale dotrą do zewnętrznych części NGC 3801 za około 10 milionów lat, rozpraszając pozostały chłodny gaz wodorowy i czyniąc galaktykę naprawdę czerwoną i martwą.
Astronomowie uważają, że przejście uchwycone wcześnie w przypadku NGC 3801 - od połączenia bogatych w gaz galaktyk do powstania starej eliptycznej - odbywa się bardzo szybko w kosmicznych skalach czasowych.
„Wygaszanie powstawania gwiazd przez sprzężenie zwrotne z aktywnego jądra galaktycznego następuje prawdopodobnie za zaledwie miliard lat. To nie jest bardzo długie w porównaniu z 10-miliardowym wiekiem typowej dużej galaktyki ”- powiedział Hota. „Wybuchowa fala uderzeniowa spowodowana przez centralną czarną dziurę jest tak potężna, że może radykalnie zmienić przyszły przebieg ewolucji całej galaktyki”.
Dodatkowe obserwacje do badania w świetle optycznym pochodzą z Sloan Digital Sky Survey i radia z wykorzystaniem Very Large Array w Nowym Meksyku.
Hota jest astronomem w Pune w Indiach, który przeprowadził badanie jako stypendysta naukowy w Instytucie Astronomii i Astrofizyki w Academia Sinica w Tajpej na Tajwanie.
