Aktiivinen musta aukko ei välttämättä vain tukahduta tähtien syntyä

Aineita aktiivisesti keräävät supermassiiviset mustat aukot eivät välttämättä ole pelkästään galaksien tähtienmuodostuksen jarruja. Yhdeksää lähellä sijaitsevaa Seyfert-galaksia käsitellyt tutkimus löysi niistä toistuvan avaruudellisen rakenteen: tähtien syntyyn liittyviä renkaita tai kaaria, aktiivisen galaksiytimen ionisoimia kaasukartioita sekä galaksin keskuksen lähellä nopeita iskuja. Havaintojen perusteella mustan aukon toiminta ja uusien tähtien synty voivat kietoutua tiiviisti toisiinsa. 12

Mitä galakseista löytyi?

Tutkijat havaitsivat kaikissa yhdeksässä galaksissa tähtienmuodostusrenkaita tai -kaaria. Ne sijaitsivat projektiona noin 0,8–6 kiloparsekin etäisyydellä galaksien keskuksista. Samoissa galakseissa näkyi kiloparsekkien mittaisia, kartiomaisia – usein kaksikartioisia – alueita, joissa aktiivisen galaksiytimen säteily ionisoi kaasua. Keskusalueilla puolestaan dominoivat nopeat iskut. Pelkästään iskujen hallitsemia alueita oli keskuksen iskualueiden ympärillä ja paikoin myös tähtienmuodostusrenkaissa. 2

Aktiivinen galaksiydin eli AGN (active galactic nucleus) on galaksin hyvin kirkas keskusalue, jonka energialähde on supermassiivista mustaa aukkoa kohti putoava aine. Säteily, hiukkastuuli tai suihkut voivat siirtää energiaa ympäröivään kaasuun. Nyt laaditut kartat osoittavat, ettei tämä toiminta ole tähtien synnystä erillään: sitä tapahtuu samoissa kaasurakenteissa, joissa syntyy myös uusia tähtiä. 12

Miten eri energialähteet erotettiin toisistaan?

Haasteena on, että nuoret tähdet, AGN:n säteily ja iskut voivat tuottaa optisessa spektrissä osin samanlaisia päästöviivoja. Tutkijaryhmä analysoi Euroopan eteläisen observatorion Very Large Telescope -kaukoputken MUSE-instrumentilla kerättyjä paikkatietoisia havaintoja. Lisäksi se sovelsi teoreettista kolmiulotteista diagnostiikkamenetelmää, joka on suunniteltu erottamaan nämä kolme kaasun viritysmekanismia toisistaan. 14

Menetelmän avulla voitiin kartoittaa, missä osassa galaksia mikäkin prosessi on vallitseva, sen sijaan että keskustan säteilyä olisi tulkittu yhtenä sekoittuneena signaalina. Syvät Chandra-röntgenobservatorion havainnot tukivat itsenäisesti tulkintaa galaksien keskusten AGN:hen liittyvistä rakenteista. 12

Miksi iskujen suunta on tärkeä?

Nopeiden keskialueen iskujen havaittiin usein ulottuvan kohtisuoraan AGN:n ionisaatiokaksikartioihin nähden. Toistuva geometria on merkityksellinen: se sopii siihen, että AGN:n kuljettama energia vuorovaikuttaa galaksin tähtienvälisen aineen kanssa, eikä kyse ole vain toisiinsa sattumalta näkösuunnassa limittyvistä rakenteista. 2

Tutkijoiden mukaan kuvio sopii yleisesti siihen, että suihkut vuorovaikuttavat tähtienvälisen aineen kanssa. Jos suihkut ovat heikkoja, myös galaksiytimestä lähtevien tuulten ja kaasun kohtaamiset voivat olla tärkeitä. Iskut voivat häiritä ja puristaa kaasua – ja siten muuttaa niitä olosuhteita, joista tähdet syntyvät. 1

Mustan aukon palaute ei ole pelkkää sammuttamista

Yksinkertaistetussa mallissa aktiivisen galaksiytimen palaute tukahduttaa tähtien muodostumista kuumentamalla kaasua tai puhaltamalla sitä pois galaksista. Uusi tutkimus ei kumoa tätä mekanismia eikä osoita, että AGN:t käynnistäisivät tähtien syntyä aina.

Tutkijat muistuttavat, että havaitut renkaat voivat selittyä myös sillä, että galaksin palkkirakenne ohjaa kaasua kasaantumaan resonanssialueille. 1

Tulokset tukevat pikemminkin olosuhderiippuvaista kuvaa. Kaasu voi ruokkia mustaa aukkoa, minkä jälkeen AGN voi valaista galaksia ja synnyttää ulosvirtauksia tai iskuja. Nämä voivat jakaa kaasua uudelleen, puristaa sitä tai hajottaa sen rakenteita. Paikallisista olosuhteista riippuen seurauksena voi olla tähtienmuodostuksen heikkeneminen, sen rinnalla esiintyminen tai mahdollisesti tähtien synnylle suotuisien olosuhteiden syntyminen. 12

Tutkimuksen keskeinen opetus on myös menetelmällinen: ennen kuin voidaan päätellä, hillitseekö vai edistääkö aktiivinen galaksiydin tähtien syntyä, iskujen aiheuttama viritys on erotettava sekä nuorten tähtien että AGN:n säteilyn aiheuttamasta ionisaatiosta. Muutoin mustan aukon palautteen vaikutus voidaan tulkita väärin. 14