Otkako je počeo sa radom pre skoro dve godine, svemirski teleskop Džejms Veb (JVST) proizveo je bezbroj slika univerzuma koji oduzimaju dah i omogućio nove uvide u to kako je evoluirao.
Konkretno, instrumenti teleskopa su optimizovani za proučavanje kosmološke epohe poznate kao kosmička zora, ca. 50 miliona do milijardu godina nakon Velikog praska kada su se formirale prve zvezde, crne rupe i galaksije u svemiru. Međutim, astronomi bolje sagledavaju i epohu koja je usledila, kosmičko podne, koje je trajalo od 2 do 3 milijarde godina nakon Velikog praska.
U to vreme su prve galaksije značajno porasle, većina zvezda u svemiru se formirala, a supermasivne crne rupe (SMBH) postale su neverovatno svetleće kvazare. Naučnici su bili željni da bolje pogledaju galaksije iz ovog perioda kako bi mogli da vide kako SMBH utiču na formiranje zvezda u mladim galaksijama.
Koristeći podatke bliske infracrvene svetlosti koje je dobio Veb, međunarodni tim astronoma je izvršio detaljna posmatranja preko 100 galaksija kako su se pojavile 2 do 4 milijarde godina nakon Velikog praska, što se poklopilo sa kosmičkim podnevom. Rad je objavljen na serveru za pre-štampanje arKsiv.
Istraživanje je vodila Rebecca L. Davies, postdoktorska istraživačica u Centru za astrofiziku i superkompjuterstvo (CAS) na Tehnološkom univerzitetu Svinburne i ARC Centru izvrsnosti za svu astrofiziku neba u 3 dimenzije (ASTRO 3D).
Pridružili su joj se istraživači iz Harvard & Smithsonian Centra za astrofiziku (CfA), Lajbnic instituta za astrofiziku (AIP), Instituta za gravitaciju i kosmos (LGC) i Instituta za računarske nauke i nauke o podacima (ICDS) na Državnom univerzitetu Pensilvanije , Institut Kavli za kosmologiju i Laboratorija Kevendiš na Univerzitetu u Kembridžu, Laboratorija za astrofiziku Univerziteta Kolumbija i mnogi drugi.
Predštampa njihovog rada se pregleda radi objavljivanja u Monthli Notices of the Roial Astronomical Societi. Kako navode u svom radu, razumevanje mehanizma(a) odgovornog za gašenje formiranja zvezda u masivnim galaksijama je ključno za razumevanje kako su galaksije evoluirale. Kada galaksije prestanu da formiraju zvezde, one u suštini prestaju da rastu i menjaju se i postaju statične i „stare“.
Kao što je dr Dejvis rekao za Universe Todai putem e-pošte, gašenje je fundamentalni proces u životnom ciklusu galaksija, koji astronomi još uvek ne razumeju u detalje.
Tokom protekle decenije, sprovedeno je nekoliko velikih istraživanja galaksija koja su poboljšala naše razumevanje odliva tokom kosmičkog podneva — kada se očekivalo da će povratne informacije od SMBH biti najaktivnije. Kao rezultat toga, pojavio se opšti konsenzus, koji kaže da se sve svodi na Aktivna galaktička jezgra (AGN)—a.k.a. kvazar—koje pokreće SMBH u svojoj srži.
Prema ovom konsenzusu, snažno zračenje AGN-a će izbaciti hladni gas dok zagreva rezervoar gasa u galaktičkom oreolu. Ovo sprečava da se pomenuti gas, koji podstiče formiranje zvezda, ohladi i ponovo nakupi kako bi se napunio rezervoar.
Kao što je dr Dejvis objasnio: „Dobro je utvrđeno da aktivna galaktička jezgra — supermasivne crne rupe koje troše velike količine gasa — mogu pokretati odliv iz galaksija. Najmoćniji AGN pokreće veoma masivne odlive koji bi eventualno mogli da uklone sav gas iz svog domaćina galaksije u relativno ‘kratkom’ vremenskom periodu (u astronomskim terminima!) i uzrokuju prestanak formiranja zvezda. Međutim, čini se da ‘normalniji’ AGN pokreće mnogo slabije odlive i raspravlja se da li su ovi odlivi dovoljno moćni da ugase zvezdu -formacija.“
Postoji mnogo indirektnih dokaza koji sugerišu da su masivne galaksije ugašene supermasivne aktivnosti crne rupe, ali direktni dokazi za to su do sada nedostajali.
„Slika je komplikovana jer su izlivi ‘višefazni’—oni sadrže gas koji obuhvata širok raspon temperatura i gustina, koji emituje svetlost kroz čitav elektromagnetni spektar od rendgenskih zraka do radio talasnih dužina“, dodao je Dejvis. „Većina naših zapažanja je usmerena na jonizovani gas jer ga je najlakše videti. Međutim, mislimo da ovo čini samo oko 1% odliva, tako da samo stružemo vrh ledenog brega kada je u pitanju masa koja izlazi.“
Za svoju studiju, tim se oslanjao na podatke dobijene Vebovim spektrografom bez infracrvenih proreza (NIRSpec) od 113 galaksija odabranih iz masovnog istraživanja Blue Jai. Ovo istraživanje je bilo deo JVST ciklusa 1 Opšta zapažanja (GO 1810), koja je istraživala rasprostranjenost i tipične osobine izlivanja neutralnog gasa u kosmičkom coonu.
Osetljivost i visoka rezolucija instrumenta NIRSpec omogućili su Daniels i njenim kolegama da proučavaju izlivanje hladnog neutralnog gasa u ovim odabranim galaksijama na načine koji ranije nisu bili mogući.
Kako je objasnila, „Detektovali smo hladne odlive neutralnog gasa izazvane AGN aktivnošću u oko 1/4 masivnih galaksija koje smo posmatrali. Ovi neutralni odlivi su barem toliko masivni kao prethodno izmereni jonizovani odlivi, au nekim slučajevima neutralni odlivi su 10–100 puta teže. Važno je da se izlivi vide u galaksijama u širokom rasponu evolucionih faza: neke galaksije aktivno formiraju zvezde, a druge su skoro ugašene. U galaksijama koje se gase, izlivi uklanjaju gas i do 300 puta brže nego što jeste pretvaraju se u zvezde“.
Ova zapažanja potkrepljuju teoriju da su AGN odgovorni za „isključivanje“ formiranja zvezda u galaksijama kada dostignu određenu starost. Ovo bi, zauzvrat, moglo unaprediti naše razumevanje evolucije galaksije kvantifikovanjem efekata AGN tokom ključne faze u galaktičkom razvoju.
Dok tekuća posmatranja kosmičke zore pružaju uvid u galaksije kada su izlazile iz kolevke (kosmičko mračno doba), ovo istraživanje nudi detaljne informacije o tome kako su izgledale dok su se kretale ka zrelosti. Kombinovani rezultat, rekao je Davies, je potpunije razumevanje:
„Naši rezultati sugerišu da su izlivi vođeni AGN-om u stanju da brzo uklone hladan gas iz galaksija, ostavljajući ih bez goriva za formiranje zvezda. Ovi moćni izlivi nisu retki, ali izgleda da su relativno česti među masivnim udaljenim galaksijama. Stoga, uklanjanje hladnog gas izlivanjem izazvanim AGN-om može biti uobičajen uzrok za brzo zaustavljanje formiranja zvezda u masivnim, udaljenim galaksijama.“
