2009.01.25. - Felelősek-e a központi fekete lyukak a csillagkeletkezés leállásáért?

Egy új kutatás szerint az aktív galaxisokban a csillagkeletkezési aktivitás már azelőtt lecsökken, mielőtt a centrumukban helyet foglaló fekete lyukak elég nagyra hízhatnának ahhoz, hogy maguk állítsák le azt.

Általánosan elfogadott elképzelés, hogy a fiatal, aktív maggal rendelkező galaxisokban (Active Galactic Nuclei, AGN), melyek centrumában egy szupernehéz fekete lyuk található, a csillagkeletkezési folyamatok üteme drasztikusan lecsökken, mikor a fekete lyuk elég nagyra nő. Ekkor ugyanis a bespirálozó anyag által - leginkább fény formájában - kibocsátott óriási mennyiségű energia felmelegíti a galaxis gáz- és poranyagát, ami aztán már nem is tud annyira lehülni, hogy új csillagokká kondenzálódhasson. A galaxisok és a központi fekete lyukak fejlődése közti kapcsolat számos eleme azonban még egyáltalában nem tisztázott.

Fantáziarajz egy galaxis aktív magjáról. A centrumban helyet foglaló szupernehéz fekete lyukba hulló anyag óriási mennnyiségű sugárzást bocsát ki, ami annyira felmelegítheti a galaxis por- és gázanyagát, hogy abból már nem keletkezhetnek új csillagok.
[NASA/CXC/M. Weiss]

Egy új eredmény szerint azonban az aktív magú galaxisokban a csillagkeletkezési folyamatok már jóval azelőtt leállnak, hogy a központi fekete lyuk a hatásos méretét, s energiaprodukcióját elérné. Kevin Schawinski (Yale University), a kutatás vezetője szerint tehát a centrális szupernehéz fekete lyukak nem tehetők felelőssé a csillagkeletkezés leállásáért.

A több egyetem kutatóinak részvételével végzett munka során 177 galaxist vizsgáltak meg. Mivel az elképzelések szerint azokban a galaxisokban, melyekben még heves csillagkeletkezési folyamatok zajlanak, nem is várható az aktív mag láthatósága a galaxis por- és gázanyagának takarása miatt, a kutatók a minta elemeit a Swift űrteleszkóp BAT (Burst Alert Telescope) műszerének segítségével és a ROSAT műholddal választották ki nagyenergiájú röntgensugárzásuk alapján. A szelektált galaxisok optikai tulajdonságait az SDSS (Sloan Digital Sky Survey) keretében, illetve a Hubble űrteleszkóp által készített képeken vizsgálták. A galaxisok között számos olyan volt, melyeknél a magot valóban gáz és por takarta, de találtak egy olyat is, ahol a mag teljes egészében látható volt.

A munka legfontosabb eredményeként kimutatták, hogy azon galaxisokban, melyekben még zajlik a csillagkeletkezés, nincsenek fényes magok, illetve a közepes fényességű magokat tartalmazó, kis vöröseltolódású, azaz közeli galaxisokban színük alapján a csillagkeletkezési folyamatok durván 100 millió évvel ezelőtt leálltak. Azaz az alacsonyabb luminozitású aktív galaxisokban van egy körülbelül száz millió éves szünet a csillagkeletkezés megszűnése és a központi fekete lyuk drasztikus növekedésének beindulása között. Egyébként ez az első nagyobb szabású felmérés, ami ezt az eredményt hozta.

Két példa az SDSS felmérésből származó felvételek feldolgozására. A felső sorban egy kölcsönható, míg az alsó sorban egy elliptikus galaxis képei a redukció különböző fázisaiban: (a) az eredeti felvétel, (b) levonva a központi pontforrás, (c) levonva a galaxismodell. A végeredményen a pontszerű kék centrum látható, a kölcsönható galaxis esetében pedig még az árapály-erők következtében kialakult csóvák és héjak is.
[Schawinski és tsai]

A kérdés, hogy mi okozza a csillagkeletkezés leállását, tehát továbbra is nyitott. Schawinski szerint az mindenesetre nyilvánvaló, hogy a folyamat nem olyan egyszerű, mint ahogyan eddig gondoltuk.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal Letters 2009. február 10-i számában fog megjelenni.

Forrás:

• ScienceDaily 2009.01.21.
• arXiv:0901.1663v1 [astro-ph.CO]