En galax där ett svart hål stoppar ny stjärnbildning

 

Bild GS-10578 https://www.cam.ac.uk  representerar en unik möjlighet att studera hur de största galaxerna i universum blev – och förblev – vilande. Bild: Francesco D'Eugenio.

Ett internationellt forskarlag under ledning från University of Cambridge använde Webbteleskopet för att observera en galax som är ungefär lika stor som Vintergatan i det tidiga universum Tiden är ungefär två miljarder år efter Big Bang. Galaxen har ett svart hål likt flertalet andra galaxer. Men här har stjärnbildningen nästan helt avstannat, beskriver Francesco D'Eugenio, en av huvudförfattarna till studien som gjordes vid Kavli institute för kosmologi i Cambridge.

Galaxen heter officiellt GS-10578 men har smeknamnet "Pablos galax" efter den forskare som bestämde sig för att observera den i detalj. Dess totala massa är ungefär 200 miljarder gånger större än solens massa och de flesta av dess stjärnor bildades för mellan 12,5 och 11,5 miljarder år sedan.

– I det tidiga universum bildar de flesta galaxer mängder av stjärnor så det är intressant att se en så massiv avstannad stjärnbildning i en galax vid den här tidsperioden, beskriver professor Roberto Maiolino, medförfattare Kavli institute. "Om den hade haft tillräckligt med tid för att nå den här massiva storleken och mängden av stjärnor bör den process som stoppade stjärnbildningen sannolikt skett relativt snabbt."

Med hjälp av Webbteleskopet upptäckte forskarna att galaxen kastar ut stora mängder gas med en hastighet av cirka 1 000 kilometer per sekund vilket är tillräckligt snabbt för att gasen ska undkomma galaxens gravitation. Dessa utkast  kommer från rörelser i det svarta hålet i centrum.

Liksom andra galaxer med växande svarta hål har "Pablos galax" snabba utströmmande vindar av gas. Det är en kallare gas än den heta gas som annars brukar kastas ut från växande svarta hål vilket innebär att den är tätare och inte avger ljus vilket het gas gör. Webb, med sin överlägsna känslighet, kan se de mörka gasmolnen som lämnar galaxen genom att gasen blockerar en del av ljuset från galaxen bakom dem.

Gasmassan som kastas ut från galaxen är stor nog för att stoppa möjligheten till ny stjärnbildning. I grund och botten svälter det svarta hålet ihjäl galaxen (innebärande att det omöjliggörs stjärnbildning). Resultaten redovisas i tidskriften Nature Astronomy.

Referens: Francesco D’Eugenio, Pablo G. Pérez-González et al. ‘A fast-rotator post-starburst galaxy quenched by supermassive black-hole feedback at z=3.’ Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02345-