Het begrijpen van de vorming van sterren en sterrenstelsels vroeg in de geschiedenis van het heelal blijft een beetje een raadsel, en een nieuwe studie heeft ons huidige begrip mogelijk op zijn kop gezet. De resultaten leverden overweldigend bewijs dat radiojets die uit een galactisch centrum steken de stervorming verbeteren - een resultaat dat direct in tegenspraak is met de huidige modellen, waar stervorming wordt belemmerd of zelfs gestopt.
Alle vroege sterrenstelsels bestaan uit intens lichtgevende kernen die worden aangedreven door enorme zwarte gaten. Deze zogenaamde actieve galactische kernen, of kortweg AGN, zijn nog steeds het onderwerp van intensieve studie. Een specifiek mechanisme dat astronomen bestuderen, staat bekend als AGN-feedback.
"Feedback is de slangterm van de astronoom voor de manier waarop een AGN - met zijn grote hoeveelheid energie die vrijkomt - zijn gaststelsel beïnvloedt", vertelde Dr. Zinn, hoofdonderzoeker van deze studie, onlangs aan Space Magazine. Hij legde uit dat er zowel positieve feedback is, waarbij de AGN de hoofdactiviteit van het sterrenstelsel zal bevorderen: stervorming, en negatieve feedback, waarbij de AGN stervorming zal belemmeren of zelfs stoppen.
Huidige simulaties van groei van sterrenstelsels roepen sterke negatieve feedback op.
"In de meeste kosmologische simulaties wordt AGN-feedback gebruikt om stervorming in het gaststelsel te verkorten", aldus Zinn. "Dit is nodig om te voorkomen dat de gesimuleerde sterrenstelsels te helder / massief worden."
Zinn et al. vond sterk bewijs dat dit niet het geval is voor een groot aantal vroege sterrenstelsels, met het argument dat de aanwezigheid van een AGN de stervorming daadwerkelijk verbetert. In dergelijke gevallen kan de totale stervormingssnelheid van een sterrenstelsel worden verhoogd met een factor 2 - 5.
Verder liet het team zien dat er positieve feedback optreedt in radio-lichtgevende AGN. Er is een sterke correlatie tussen het verre infrarood (indicatief voor stervorming) en de radio.
Nu is een correlatie tussen de radio en het verre infrarood geen onbekende in de galactische astronomie. Sterren vormen zich in extreem stoffige gebieden. Dit stof absorbeert het sterrenlicht en zendt het opnieuw uit in het verre infrarood. De sterren gaan dan dood in enorme supernova-explosies, die krachtige schokfronten veroorzaken, die elektronen versnellen en leiden tot de emissie van sterke synchrotronstraling in de radio.
Deze correlatie is echter een vreemde voor AGN-onderzoeken. De sleutel ligt in de radiojets, die tot ver in het gaststelsel zelf doordringen. Een "straal die vanuit de AGN wordt gelanceerd, raakt het interstellaire gas van het gaststelsel en veroorzaakt daardoor supersonische schokken en turbulentie", legt Zinn uit. "Dit verkort de stollingstijd van gas, zodat het veel sneller en efficiënter in sterren kan condenseren."
Deze nieuwe bevinding laat zien dat de exacte mechanismen waarin AGN met hun gaststelsels interageren veel ingewikkelder zijn dan eerder werd gedacht. Toekomstige waarnemingen zullen waarschijnlijk een nieuw begrip van de evolutie van sterrenstelsels afwerpen.
Het team gebruikte gegevens voornamelijk uit de afbeelding van Chandra Deep Field South
maar ook gegevens van Hubble, Herschel en Spitzer.
De resultaten worden gepubliceerd in het Astrophysical Journal (preprint hier beschikbaar).
