Pressmeddelande

Stjärnor föds i vindarna från supertunga svarta hål

ESO:s VLT får syn på ett nytt sätt att bilda stjärnor

27 mars 2017

Nya stjärnor håller på att bildas inuti de kraftfulla utflöden av material som kastas ut från galaxers centrala, supermassiva svarta hål. Det bekräftas för första gången tack vare observationer som gjorts med ESO:s Very Large Telescope. Upptäckten av stjärnbildning i denna typ av extrema omgivningar har många konsekvenser för vår förståelse av galaxer och hur de utvecklas. Forskningsresultaten publiceras i tidskriften Nature.

En grupp av europeiska astronomer har använt instrumenten MUSE och X-shooter på Very Large Telescope (VLT) vid ESO:s Paranalobservatorium i Chile. De studerade en pågående kollision mellan två galaxer, med den gemensamma beteckningen IRAS F23128-5919, på 600 miljoner ljusårs avstånd från jorden. Gruppen studerade mäktiga vindar eller “utflöden” av material som har sina ursprung nära det supermassiva hålet i hjärtat av den södra galaxen i paret. De fann de första tydliga bevisen för att stjärnor föds i utflöden [1].

Galaktiska utflöden av den här sorten drivs av den enorma energin som matas ut från galaxers aktiva och turbulenta kärnor. I mitten av de flesta galaxer gömmer sig supermassiva svarta hål. När de slukar upp materia värmer de också upp den omgivande gasen och kastar ut det från värdgalaxen i kraftfulla, täta vindar [2].

Roberto Maiolino vid University of Cambridge leder forskarlaget.

– Astronomer har länge trott att förhållandena i dessa utflöden skulle kunna vara lämpliga för stjärnbildning. Men detta är väldigt svårt att observera och därför har ännu ingen kunnat se att det faktiskt sker. Våra resultat är spännande eftersom de visar entydigt att stjärnor håller på att skapas inuti dessa utflöden, säger han.

Gruppens ville studera både stjärnor i utflödena och även gasen som omger dem. Med hjälp av MUSE och X-shooter, båda världsledande instrument för spektroskopi, kunde gruppen genomföra en väldigt detaljerad studie av egenskaperna hos det utsända ljuset för att bestämma dess ursprung.

Strålningen från unga stjärnor kan identifieras eftersom den får närliggande gasmoln att lysa upp på ett särskilt sätt. Tack vare X-shooters extrema känslighet kunde forskarna utesluta andra möjliga orsaker till den upplysta gasen, till exempel chockvågor i gasen och galaxens aktiva kärna.

Gruppen gjorde sedan en omisskännlig, direkt observation av en väldigt ung samling stjärnor i utflödet [3]. Stjärnorna är troligen inte mer än några tio miljoner år gamla. En preliminär analys tyder dessutom på att de är hetare och ljusare än stjärnor som bildas i mindre extrema omgivningar, som till exempel galaxskivor.

Astronomerna samlade ytterligare bevis genom att mäta upp hur stjärnorna rör sig. Ljuset från de flesta av områdets stjärnor tyder på att de rör sig med väldigt hög hastighet bort från galaxens centrum – som de borde om de är fångade i ett flöde av material som för dem utåt med hög hastighet.

Helen Russell är astronom vid Institutet för astronomi i Cambridge och medförfattare till studien.

– Stjärnorna som bildas i vindarna nära galaxens mitt saktar möjligen ner och kanske till och med vänder inåt igen. Stjärnorna som bildas längre ut i utflödet saktas istället ner mindre än de andra, och kan till och med helt kastas ut från galaxen, berättar hon.

Upptäckten ger oss ny och spännande information som kan komma att förbättra vår förståelse för delar av astrofysiken, till exempel hur vissa galaxer får sina särskilda former [4], hur den intergalaktiska rymden berikas med tunga grundämnen [5] samt hur den ännu oförklarade kosmiska infraröda bakgrundsstrålningen uppstår [6].

Roberto Maiolino ser fram emot en spännande framtid för galaxforskningen.

– Om stjärnbildning verkligen förekommer i de flesta galaxers utflöden, som vissa teorier förutspår, så kan detta ge oss ett helt nytt scenario för vår förståelse av hur galaxer utvecklas, säger han.

 

Noter

[1] Stjärnor bildas i rask takt i utflöden. Astronomerna uppskattar att stjärnor med totalt 30 gånger solens massa bildas varje år. Detta står för mer än en fjärdedel av det sammansmältande galaxsystemets totala stjärnbildning.

[2] Utkastningen av gasen längs med galaktiska utflöden skapar en miljö inuti galaxen där gasen är ovanligt gles. Detta kan vara orsaken till varför en del galaxer slutar bilda nya stjärnor när de blir gamla. Utflödena drivs mest sannolikt av massiva centrala svarta hål, men en annan möjlighet är att vindarna drivs av supernova-explosioner i en kärna där stjärnbildningstakten är mycket hög (en så kallad “starburst”).

[3] Detta var möjligt genom att identifiera signaturer som kännetecknar unga stjärnpopulationer och med ett hastighetsmönster som överensstämmer med vad man förväntar sig från stjärnor som bildas i höga hastigheter inuti utflödena.

[4] En typisk spiralgalax har en tydlig skivstruktur med en utspänd bula av stjärnor i mitten. Den omges av ett diffust moln av stjärnor som kallas en halo. Just sådana sfäriska komponenter utgör också elliptiska galaxer. Stjärnor som kastats ut i utflöden från en skiva skulle kunna ge upphov till dessa särdrag hos galaxer.

[5] Hur tomrummet mellan galaxerna – det intergalaktiska mediet – berikas med tunga grundämnen är fortfarande en öppen fråga. Men stjärnor i utflöden skulle kunna ge ett svar. Om de kastas ut från galaxen och sedan exploderar som supernovor kan de tunga grundämnena som de innehåller spridas ut i omgivningarna.

[6] Den välkända kosmiska bakgrundsstrålningen, som observeras i mikrovågor, är en svag glöd som ser ut att komma från alla riktningar i rymden. Den kosmiska infraröda bakgrundsstrålningen är lika utspridd men mindre känd. Forskare har ännu inte lyckats fastställa ursprunget till den delen av bakgrundsstrålningen som syns i kortvågigt infrarött ljus. En population av stjärnor som fötts i utflöden och som kastats ut i den intergalaktiska rymden kan bidra till detta ljuset.

 

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel med titeln “Star formation in a galactic outflow” av R. Maiolino m. fl. som publiceras 27 mars 2017 i tidskriften Nature.

Forskarlaget består av R. Maiolino (Cavendish Laboratory; Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge, Institutet för astronomi, Cambridge, Storbritannien), S. Carniani (Cavendish Laboratory; Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge, Storbritannien), R. Gallagher (Cavendish Laboratory; Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge, Storbritannien), S. Cazzoli (Departamento de Astrofísica-Centro de Astrobiología, Madrid, Spanien), S. Arribas (Departamento de Astrofísica-Centro de Astrobiología, Madrid, Spanien), F. Belfiore ((Cavendish Laboratory; Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge, Storbritannien), E. Bellocchi (Departamento de Astrofisica-Centro de Astrobiología, Madrid, Spanien), L. Colina  (Departamento de Astrofísica-Centro de Astrobiología, Madrid, Spanien), G. Cresci (Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Firenze, Italien), W. Ishibashi (Universität Zürich, Zürich, Schweiz), A. Marconi (Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Firenze, Italien), F. Mannucci (Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Firenze, Italien), E. Oliva (Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Firenze, Italien), och E. Sturm (Max Planck-Institutet för utomjordisk fysik, Garching, Tyskland).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 16 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop. VISTA arbetar i infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop och VST (VLT Survey Telescope) är det största teleskopet som konstruerats enbart för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO är en huvudpartner i ALMA, världens hittills största astronomiska projekt. Och på Cerro Armazones, nära Paranal, bygger ESO det europeiska extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

 

Länkar

• Forskningsartikeln i Nature

• Bilder på VLT

Kontakter

Roberto Maiolino
Cavendish Laboratory, Kavli Institute for Cosmology
University of Cambridge, UK
E-post: r.maiolino@mrao.cam.ac.uk

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1710 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.