Οι εκρήξεις σουπερνόβα και οι πίδακες μιας τερατώδους μαύρης τρύπας διασκορπίζουν το αστεροειδές αέριο ενός γαλαξία, οδηγώντας έναν δραματικό μετασχηματισμό από τη σπειροειδή γαλαξιακή νεολαία σε ηλικιωμένους ελλειπτικούς, σύμφωνα με μια νέα μελέτη ενός πρόσφατα συγχωνευμένου γαλαξία. Το δροσερό αέριο, το καύσιμο από το οποίο σχηματίζονται νέα αστέρια, είναι απαραίτητο για τη νεολαία και το σθένος ενός γαλαξία. Αλλά οι εκρήξεις σουπερνόβα μπορούν να ξεκινήσουν τη μείωση του σχηματισμού άστρων και, στη συνέχεια, τα κύματα σοκ από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα να ολοκληρώσουν τη δουλειά, μετατρέποντας τους σπειροειδείς γαλαξίες σε «κόκκινα και νεκρά» ελλειπτικά.
Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι έχουν εντοπίσει έναν πρόσφατα συγχωνευμένο γαλαξία, NGC 3801, όπου αυτή η απώλεια αερίου μόλις ξεκίνησε. Χρησιμοποιώντας υπεριώδεις παρατηρήσεις από τον Galaxy Evolution Explorer της NASA (GALEX) και μια σειρά από άλλα όργανα, τα νέα ευρήματα συμπληρώνουν ένα σημαντικό κενό στην τρέχουσα κατανόηση της γαλαξιακής εξέλιξης.
«Έχουμε πιάσει έναν γαλαξία με την ενέργεια να καταστρέφουμε το αέριο καύσιμο για νέα αστέρια και να βαδίζουμε για να είμαστε ένας κόκκινος και νεκρός τύπος γαλαξίας», δήλωσε η Ananda Hota, επικεφαλής συγγραφέας ενός νέου εγγράφου στις Μηνιαίες Ειδοποιήσεις του Βασιλικού Αστρονομικού Κοινωνία. «Βρήκαμε ένα κρίσιμο κομμάτι που λείπει για να συνδεθούμε και να λύσουμε το γρίφο αυτής της φάσης της εξέλιξης του γαλαξία».
Είναι από καιρό γνωστό ότι οι πλούσιοι σε αέριο σπειροειδείς γαλαξίες όπως ο Γαλαξίας μας συνενώθηκαν για να δημιουργήσουν ελλειπτικούς γαλαξίες όπως αυτός που παρατηρήθηκε στη μελέτη. Αυτοί οι μεγάλοι, στρογγυλοί γαλαξίες έχουν πολύ μικρό σχηματισμό αστεριών.
Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που βρίσκονται στα κέντρα των γαλαξιών μπορούν να αναφλεγούν όταν απορροφηθούν από αέριο κατά τη διάρκεια γαλαξιακών συγχωνεύσεων. Καθώς τροφοδοτείται μια γιγαντιαία μαύρη τρύπα, εκτοξεύονται κολοσσιαία ύλη, δημιουργώντας αυτό που είναι γνωστό ως ενεργός γαλαξιακός πυρήνας. Σύμφωνα με τη θεωρία, τα κρουστικά κύματα από αυτούς τους πίδακες θερμαίνονται και διασκορπίζουν τις δεξαμενές ψυχρού αερίου σε ελλειπτικούς γαλαξίες, εμποδίζοντας έτσι τη δημιουργία νέων αστεριών.
Το NGC 3801 δείχνει σημάδια μιας τέτοιας διαδικασίας. Αυτός ο γαλαξίας είναι μοναδικός στο ότι η απόδειξη μιας συγχώνευσης του παρελθόντος είναι σαφώς ορατή και τα σοκ κύματα από τα αεροσκάφη της κεντρικής μαύρης τρύπας έχουν αρχίσει να εξαπλώνονται πολύ πρόσφατα. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το Galaxy Evolution Explorer για να προσδιορίσουν την ηλικία των αστεριών του γαλαξία και να αποκρυπτογραφήσουν την εξελικτική ιστορία του. Οι υπεριώδεις παρατηρήσεις δείχνουν ότι ο σχηματισμός αστεριών του NGC 3801 έχει ξεπεράσει τα τελευταία 100 έως 500 εκατομμύρια χρόνια, αποδεικνύοντας ότι ο γαλαξίας έχει πράγματι αρχίσει να αφήνει πίσω τα νεανικά του χρόνια. Η έλλειψη πολλών μεγάλων, νέων, μπλε αστεριών κάνει το NGC 3801 να φαίνεται κιτρινωπό και κοκκινωπό σε ορατό φως, και επομένως μεσήλικας.
Τι προκαλεί τη γήρανση του γαλαξία και δημιουργεί λιγότερα αστέρια; Τα βραχύβια μπλε αστέρια που σχηματίστηκαν αμέσως μετά τη συγχώνευση με έναν άλλο γαλαξία έχουν ήδη εκραγεί ως σουπερνόβα. Τα δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA αποκάλυψαν ότι αυτές οι αστρικές εκρήξεις πυροδότησαν μια γρήγορη εκροή θερμαινόμενου αερίου από τις κεντρικές περιοχές του NGC 3801. Αυτή η εκροή έχει αρχίσει να εξαλείφει τα αποθέματα ψυχρού αερίου και, συνεπώς, περικόπτει τη συνολική παραγωγή αστεριών του NGC 3801.
Κάποιος σχηματισμός αστεριών εξακολουθεί να συμβαίνει στο NGC 3801, όπως φαίνεται σε μήκη κύματος υπεριώδους που παρατηρείται από τον Galaxy Evolution Explorer και σε μήκη κύματος υπέρυθρων που εντοπίζονται από το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA. Αλλά αυτό το τελευταίο τρεμόπαιγμα της νεολαίας σύντομα θα σβήσει από κολοσσιαία σοκ κύματα από τους πίδακες της μαύρης τρύπας, τα οποία βλέπουν στο φως ακτίνων Χ από το Παρατηρητήριο Ακτίνων Χ Chandra της NASA. Αυτά τα κύματα εκρήξεων σπεύδουν προς τα έξω από το γαλαξιακό κέντρο με ταχύτητα σχεδόν δύο εκατομμυρίων μιλίων ανά ώρα (σχεδόν 900 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο). Τα κύματα θα φθάσουν στα εξωτερικά μέρη του NGC 3801 σε περίπου 10 εκατομμύρια χρόνια, διασκορπίζοντας τυχόν εναπομένον δροσερό αέριο υδρογόνο και καθιστώντας τον γαλαξία πραγματικά κόκκινο και νεκρό.
Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι η μετάβαση που πραγματοποιήθηκε νωρίς στην περίπτωση του NGC 3801 - από τη συγχώνευση γαλαξιών πλούσιων σε αέριο έως την άνοδο ενός ελλειπτικού παλαιού τύπου - συμβαίνει πολύ γρήγορα σε κοσμικές χρονικές κλίμακες.
«Η απόσβεση του σχηματισμού άστρων με ανατροφοδότηση από τον ενεργό γαλαξιακό πυρήνα συμβαίνει πιθανώς σε μόλις ένα δισεκατομμύριο χρόνια. Αυτό δεν είναι πολύ μεγάλο σε σύγκριση με την ηλικία των 10 δισεκατομμυρίων ετών ενός τυπικού μεγάλου γαλαξία », δήλωσε ο Hota. "Το εκρηκτικό συμβάν κύματος που προκαλείται από την κεντρική μαύρη τρύπα είναι τόσο ισχυρό που μπορεί να αλλάξει δραματικά τη μελλοντική πορεία της εξέλιξης ενός ολόκληρου γαλαξία."
Πρόσθετες παρατηρήσεις για τη μελέτη οπτικού φωτός προέρχονται από το Sloan Digital Sky Survey και στο ραδιόφωνο χρησιμοποιώντας το Very Large Array στο Νέο Μεξικό.
Ο Hota είναι αστρονόμος στο Pune της Ινδίας, διεξήγαγε τη μελέτη ως μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Ινστιτούτο Αστρονομίας και Αστροφυσικής στην Academia Sinica στην Ταϊπέι της Ταϊβάν.
