Aktive sorte huller kan være med til at forme stjernedannelse

Aktivt voksende supermassive sorte huller er måske ikke kun galaksernes bremseklods for stjernedannelse. I en undersøgelse af ni nærliggende Seyfert-galakser fandt forskere et tilbagevendende rumligt mønster: ringe eller buer med stjernedannelse, kegleformede områder med gas ioniseret af den aktive galaksekerne og hurtige chokbølger nær centrum. Det peger på, at et sort huls aktivitet og dannelsen af nye stjerner kan være tæt forbundet. 12

Det gentagne mønster i ni galakser

Forskerholdet fandt stjernedannende ringe eller buer i projicerede afstande på cirka 0,8–6 kiloparsec fra galaksernes centre. Samtidig så de kiloparsec-store, kegleformede – ofte dobbeltkegleformede – områder af gas, som er fotoioniseret af den aktive galaksekerne, eller AGN. Helt centralt dominerede hurtige chok, mens områder med rene chok omgav de centrale zoner og nogle steder også optrådte lokalt i de stjernedannende ringe. 2

En AGN er det lysstærke centrale område, der opstår, når stof falder ind mod et supermassivt sort hul. Stråling, vinde eller jetstråler fra processen kan overføre energi til gassen omkring sig. Kortene i det nye studie viser, at denne påvirkning ikke foregår adskilt fra stjernedannelse, men midt i gasstrukturer, hvor nye stjerner også dannes. 12

Sådan skilte forskerne signalerne ad

Udfordringen er, at gas påvirket af unge stjerner, AGN-stråling og chok kan give delvist overlappende signaler i optiske emissionslinjer. Forskerne analyserede derfor rumligt opløste observationer fra Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) på ESO's Very Large Telescope og anvendte en teoretisk tredimensionel diagnostik, der kan adskille de tre excitationskilder. 14

Metoden gjorde det muligt at kortlægge, hvor hver proces dominerede, frem for at betragte lyset fra galaksens centrum som ét sammenblandet signal. Dybe røntgenobservationer fra Chandra gav desuden uafhængig støtte til fortolkningen af de centrale AGN-relaterede strukturer. 12

Hvorfor chokbølgernes retning er vigtig

De centrale områder med hurtige chok strakte sig ofte vinkelret på AGN'ens ionisations-dobbeltkegler. Den gentagne geometri er vigtig, fordi den passer med en fysisk vekselvirkning mellem energi drevet af AGN'en og det omgivende interstellare medium – frem for et tilfældigt sammenfald af uafhængige strukturer set langs samme synslinje. 2

Forfatterne vurderer, at mønstret overordnet stemmer med vekselvirkninger mellem jetstråler og det interstellare medium. I systemer med svagere jetstråler kan vekselvirkninger mellem vinde og gas også være væsentlige. I begge tilfælde kan chok forstyrre og komprimere gassen og dermed ændre de betingelser, som stjerner dannes under. 1

Et mere nuanceret billede af AGN-feedback

Den forenklede opfattelse af AGN-feedback er ofte, at et aktivt sort hul hæmmer stjernedannelse ved at opvarme gassen eller drive den ud af galaksen. Studiet underkender ikke den mekanisme og dokumenterer heller ikke, at AGN'er generelt udløser stjernedannelse. Forskerne understreger, at de observerede ringe også kan forklares ved, at gas samles ved resonanser, som drives af en bjælke i galaksen. 1

I stedet peger resultaterne på et betinget samspil: Gas kan føde det sorte hul; AGN'en kan derefter oplyse galaksen og skabe udstrømninger eller chok; og disse påvirkninger kan omfordele, komprimere eller forstyrre den omgivende gas. Alt efter de lokale forhold kan resultatet være mindre stjernedannelse, sameksistens med stjernedannelse eller muligvis gunstigere betingelser for den. 12

Den vigtigste lære er derfor også metodisk: Vil man afgøre, om en AGN hæmmer eller fremmer stjernedannelse, må man skelne chokexcitation fra både stjernedrevet og AGN-drevet fotoionisering. Uden den opdeling kan det sorte huls rolle i galaksens udvikling blive fejlfortolket. 14