Aktive sorte hull kan være med på å forme nye stjerner

Aktivt voksende supermassive sorte hull er kanskje ikke bare bremser for stjernedannelse i galakser. I en studie av ni nærliggende Seyfert-galakser fant forskere et gjentakende romlig mønster: ringer eller buer der stjerner dannes, kjegleformede områder med gass som er ionisert av den aktive galaksekjernen, og raske sjokk nær sentrum. Samlet tyder dette på at aktiviteten rundt sorte hull og fødselen av nye stjerner kan være tett sammenvevd. 12

Et tydelig mønster rundt galaksekjernene

Forskergruppen fant stjernedannende ringer eller buer i projiserte avstander på omtrent 0,8 til 6 kiloparsec fra sentrum i de ni galaksene. De så også kjegleformede, ofte dobbeltkjegleformede, områder med gass som var fotoionisert av den aktive galaksekjernen (AGN), og sentrale områder der raske sjokk dominerte. Områder preget utelukkende av sjokk omga de sentrale sjokkene og forekom lokalt også inne i enkelte av de stjernedannende ringene. 2

En AGN er det lyssterke området i sentrum av en galakse, drevet av materie som faller inn mot et supermassivt sort hull. Stråling, vinder eller jetstråler fra dette området kan overføre energi til gassen rundt. De nye kartene viser at denne påvirkningen ikke nødvendigvis skjer atskilt fra stjernedannelsen, men i og rundt gassstrukturer der nye stjerner samtidig dannes. 12

Slik skilte de stjerner, aktiv kjerne og sjokk

Utfordringen er at gass påvirket av unge stjerner, AGN-stråling og sjokk kan gi overlappende signaler i optiske spektrallinjer. For å skille prosessene analyserte forskerne romlig oppløste observasjoner fra Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) på ESOs Very Large Telescope. Deretter brukte de en teoretisk tredimensjonal diagnosemetode som er utviklet for å skille de tre eksitasjonskildene. 14

Metoden gjorde det mulig å kartlegge hvor hver prosess dominerte, i stedet for å behandle lyset fra galaksens sentrum som ett blandet signal. Dype røntgenobservasjoner fra Chandra ga dessuten uavhengig støtte til tolkningen av de sentrale strukturene knyttet til AGN-en. 12

Hvorfor sjokkenes retning er viktig

De sentrale områdene med raske sjokk strakte seg ofte vinkelrett på AGN-ens ionisasjonskjegler. Den gjentakende geometrien er viktig fordi den passer med en fysisk vekselvirkning mellom energien fra AGN-en og det interstellare mediet – gassen mellom stjernene – snarere enn en tilfeldig overlapping langs synslinjen. 2

Forfatterne beskriver mønsteret som bredt forenlig med vekselvirkning mellom jetstråler og interstellart gass. Der jetstrålene er svake, kan også samspill mellom vind og gass være viktig. I begge tilfeller kan sjokk forstyrre og komprimere gassen, og dermed endre betingelsene som nye stjerner dannes under. 1

Et mer nyansert bilde av tilbakekoblingen fra AGN-er

En vanlig, forenklet framstilling av AGN-tilbakekobling er at et aktivt sort hull undertrykker stjernedannelse ved å varme opp gassen eller drive den ut av galaksen. Denne studien opphever ikke den mekanismen, og den viser heller ikke at AGN-er generelt utløser stjernedannelse. Forskerne understreker at de observerte ringene også kan forklares ved at gass samler seg i resonanser drevet av en stavstruktur i galaksen. 1

Funnene peker i stedet mot et mer betinget bilde: Gass kan mate det sorte hullet, AGN-en kan så lyse opp galaksen og drive utstrømmer eller sjokk, og disse kan omfordele, komprimere eller forstyrre gassen rundt. Avhengig av lokale forhold kan resultatet bli mindre stjernedannelse, sameksistens med stjernedannelse eller muligens forhold som gjør ny stjernedannelse lettere. 12

Den viktigste lærdommen er dermed også metodisk: Skal man avgjøre om en aktiv galaksekjerne hemmer eller fremmer stjernedannelse, må sjokketøyet skilles fra både stjernedrevet og AGN-drevet fotoionisering. Uten dette skillet kan betydningen av tilbakekoblingen fra sorte hull mistolkes. 14