Για δεκαετίες, οι αστροφυσικοί προβληματίζονταν για τη σχέση μεταξύ των Supermassive Black Holes (SMBHs) και των αντίστοιχων γαλαξιών τους. Από τη δεκαετία του 1970, είναι κατανοητό ότι η πλειοψηφία των μαζικών γαλαξιών έχουν ένα SMBH στο κέντρο τους, και ότι αυτοί περιβάλλεται από περιστρεφόμενα tori αερίου και σκόνης. Η παρουσία αυτών των μαύρων τρυπών και tori είναι αυτό που προκαλεί τους μαζικούς γαλαξίες να έχουν έναν ενεργό γαλαξιακό πυρήνα (AGN).
Ωστόσο, μια πρόσφατη μελέτη που διεξήχθη από μια διεθνή ομάδα ερευνητών αποκάλυψε ένα εντυπωσιακό συμπέρασμα κατά τη μελέτη αυτής της σχέσης. Χρησιμοποιώντας το Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) για να παρατηρήσει έναν ενεργό γαλαξία με ισχυρή εκροή ιονισμένου αερίου από το γαλαξιακό κέντρο, η ομάδα έλαβε αποτελέσματα που θα μπορούσαν να δείξουν ότι δεν υπάρχει σχέση μεταξύ ενός SMBH και του γαλαξία-ξενιστή του.
Η μελέτη, με τίτλο «Κανένα σημάδι ισχυρής ροής μοριακού αερίου σε έναν υπέρυθρο-φωτεινό γαλαξία που κρύβεται με σκόνη με ισχυρή ροή ιονισμένου αερίου», εμφανίστηκε πρόσφατα στο Αστροφυσική Εφημερίδα. Η μελέτη διευθύνθηκε από τον Yoshiki Toba του Ακαδημαϊκού Ινστιτούτου Αστρονομίας και Αστροφυσικής στην Ταϊβάν και περιελάμβανε μέλη από το Πανεπιστήμιο Ehime, το Πανεπιστήμιο Kogakuin και το Εθνικό Αστρονομικό Παρατηρητήριο της Ιαπωνίας, το Μεταπτυχιακό Πανεπιστήμιο για Προχωρημένες Σπουδές (SOKENDAI) και το Πανεπιστήμιο Johns Hopkins .
Το ζήτημα του πώς οι SMBH έχουν επηρεάσει τη γαλαξιακή εξέλιξη παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα άλυτα ερωτήματα στη σύγχρονη αστρονομία. Μεταξύ των αστροφυσικών, είναι ξεκάθαρο συμπέρασμα ότι οι SMBH έχουν σημαντικό αντίκτυπο στο σχηματισμό και την εξέλιξη των γαλαξιών. Σύμφωνα με αυτήν την αποδεκτή αντίληψη, τα SMBH επηρεάζουν σημαντικά το μοριακό αέριο στους γαλαξίες, το οποίο έχει βαθιά επίδραση στον σχηματισμό αστεριών.
Βασικά, αυτή η θεωρία υποστηρίζει ότι οι μεγαλύτεροι γαλαξίες συσσωρεύουν περισσότερο αέριο, οδηγώντας έτσι σε περισσότερα αστέρια και μια πιο μαζική κεντρική μαύρη τρύπα. Ταυτόχρονα, υπάρχει ένας μηχανισμός ανατροφοδότησης, όπου οι αυξανόμενες μαύρες τρύπες συγκεντρώνουν περισσότερη ύλη από μόνες τους. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να στέλνουν τεράστια ποσότητα ενέργειας με τη μορφή ακτινοβολίας και σωματιδίων, η οποία πιστεύεται ότι περιορίζει τον σχηματισμό αστεριών στην περιοχή τους.
Ωστόσο, όταν παρατηρούσε έναν υπέρυθρο γαλαξία (υπέρυθρη) σκόνη-σκιασμένη (DOG) - WISE1029 + 0501 - ο Yoshiki και οι συνάδελφοί του έλαβαν αποτελέσματα που αντιφάσκουν σε αυτήν την έννοια. Αφού διεξήγαγε μια λεπτομερή ανάλυση χρησιμοποιώντας το ALMA, η ομάδα διαπίστωσε ότι δεν υπήρχαν ενδείξεις σημαντικής εκροής μοριακού αερίου από το WISE1029 + 0501. Διαπίστωσαν επίσης ότι η δραστηριότητα σχηματισμού αστεριών στον γαλαξία δεν ήταν ούτε πιο έντονη ούτε κατασταλμένη.
Αυτό δείχνει ότι μια ισχυρή εκροή ιονισμένου αερίου που προέρχεται από το SMBH στο WISE1029 + 0501 δεν επηρέασε σημαντικά το περιβάλλον μοριακό αέριο ή σχηματισμό αστεριών. Όπως εξήγησε ο Δρ Yoshiki Toba, αυτό το αποτέλεσμα:
«[H] όπως έκανε τη συν-εξέλιξη των γαλαξιών και των υπερμεγέθων μαύρων οπών πιο αινιγματική. Το επόμενο βήμα είναι η αναζήτηση περισσότερων δεδομένων αυτού του είδους των γαλαξιών. Αυτό είναι σημαντικό για την κατανόηση της πλήρους εικόνας του σχηματισμού και της εξέλιξης των γαλαξιών και των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών ».
Αυτό όχι μόνο πετά στο πρόσωπο της συμβατικής σοφίας, αλλά και απέναντι σε πρόσφατες μελέτες που έδειξαν μια στενή συσχέτιση μεταξύ της μάζας των κεντρικών μαύρων οπών και εκείνων των γαλαξιών τους. Αυτή η συσχέτιση υποδηλώνει ότι οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες και οι γαλαξίες του ξενιστή τους εξελίχθηκαν μαζί κατά τη διάρκεια των τελευταίων 13,8 δισεκατομμυρίων ετών και αλληλεπίδρασαν στενά καθώς μεγάλωναν.
Από αυτή την άποψη, αυτή η τελευταία μελέτη έχει εμβαθύνει μόνο το μυστήριο της σχέσης μεταξύ των SMBH και των γαλαξιών τους. Όπως δήλωσε ο Tohru Nagao, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Ehime και συν-συγγραφέας της μελέτης:
«Οι αστρονόμοι δεν κατανοούν την πραγματική σχέση μεταξύ της δραστηριότητας των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών και του σχηματισμού άστρων στους γαλαξίες. Επομένως, πολλοί αστρονόμοι, συμπεριλαμβανομένων και εμάς, είναι πρόθυμοι να παρατηρήσουν την πραγματική σκηνή της αλληλεπίδρασης μεταξύ της πυρηνικής εκροής και των δραστηριοτήτων σχηματισμού αστεριών, για την αποκάλυψη του μυστηρίου της συν-εξέλιξης. "
Η ομάδα επέλεξε το WISE1029 + 0501 για τη μελέτη τους, επειδή οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι τα DOGs αναπτύσσουν ενεργά SMBHs στους πυρήνες τους. Συγκεκριμένα, το WISE1029 + 0501 είναι ένα ακραίο παράδειγμα γαλαξιών όπου ρέει αέριο εκροής από την έντονη ακτινοβολία από το SMBH του. Ως εκ τούτου, οι ερευνητές έχουν μεγάλο κίνητρο να δουν τι συμβαίνει στο μοριακό αέριο αυτού του γαλαξία.
Η μελέτη έγινε δυνατή χάρη στην ευαισθησία της ALMA, η οποία είναι εξαιρετική όσον αφορά τη διερεύνηση των ιδιοτήτων του μοριακού αερίου και της δραστηριότητας σχηματισμού αστεριών στους γαλαξίες. Στην πραγματικότητα, έχουν πραγματοποιηθεί πολλές μελέτες τα τελευταία χρόνια που βασίστηκαν στην ALMA για τη διερεύνηση των ιδιοτήτων αερίου και των SMBHs απόμακρων γαλαξιών.
Και ενώ τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης έρχονται σε αντίθεση με τις ευρέως διαδεδομένες θεωρίες σχετικά με τη γαλαξιακή εξέλιξη, ο Yoshiki και οι συνάδελφοί του είναι ενθουσιασμένοι για αυτό που θα μπορούσε να αποκαλύψει αυτή η μελέτη. Τελικά, η ακτινοβολία από ένα SMBH δεν επηρεάζει πάντα το μοριακό αέριο και τον σχηματισμό αστεριών του γαλαξία ξενιστή του.
«[Η] κατανόηση μιας τέτοιας συν-εξέλιξης είναι ζωτικής σημασίας για την αστρονομία», δήλωσε ο Yoshiki. «Συλλέγοντας στατιστικά στοιχεία αυτού του είδους των γαλαξιών και συνεχίζοντας σε περισσότερες παρατηρήσεις παρακολούθησης χρησιμοποιώντας το ALMA, ελπίζουμε να αποκαλύψουμε την αλήθεια».
