מזה עשרות שנים תמוים האסטרופיסיקאים על הקשר בין חורים שחורים סופר-מסיביים (SMBH) לבין הגלקסיות שלהם. מאז שנות השבעים מובן שרוב הגלקסיות המאסיביות עומדות במרכזן SMBH, וכי אלה מוקפות בטורי מסתובב של גז ואבק. נוכחותם של חורים שחורים וטורי אלו גורמים לגלקסיות מאסיביות גרעין גלקטי פעיל (AGN).
עם זאת, מחקר שנערך לאחרונה על ידי צוות חוקרים בינלאומי חשף מסקנה מדהימה כאשר חקר קשר זה. באמצעות מערך אטקמה גדול מילימטר / תת-מילימטר (ALMA) כדי לצפות בגלקסיה פעילה עם יציאת גז מיוננת חזקה מהמרכז הגלקטי, הצוות הצליח להשיג תוצאות שיכולות להצביע על כך שאין קשר בין SMBH לבין הגלקסיה המארחת שלה.
המחקר, שכותרתו "אין שום סימן ליציאת גז מולקולרית חזקה בגלקסיה בעלת אבק בהיר עם אבק אינפרא אדום עם יצוא גז מיונן חזק", הופיע לאחרונה ב כתב עת אסטרופיסי. המחקר הובל על ידי יושיקי טובא מהמכון האקדמאי סיניקה לאסטרונומיה ואסטרופיסיקה בטייוואן וכלל חברים מאוניברסיטת אהימה, אוניברסיטת קוגקוין והמצפה האסטרונומי הלאומי ביפן, האוניברסיטה הבוגרת ללימודים מתקדמים (SOKENDAI) ואוניברסיטת ג'ונס הופקינס. .
השאלה כיצד השפיעו SMBHs על האבולוציה הגלקטית נותרה אחת השאלות הגדולות והבלתי פתורות באסטרונומיה המודרנית. בקרב אסטרופיסיקאים, מדובר במסקנה ידועה מראש של SMBs יש השפעה משמעותית על היווצרותם והתפתחותם של הגלקסיות. על פי תפיסה מקובלת זו, SMBHs משפיעים באופן משמעותי על הגז המולקולרי בגלקסיות, שיש לו השפעה עמוקה על היווצרות הכוכבים.
בעיקרון, תיאוריה זו גורסת כי גלקסיות גדולות יותר צוברות יותר גז, ובכך מביאות לכוכבים רבים יותר וחור שחור מרכזי מסיבי יותר. יחד עם זאת, ישנו מנגנון משוב, בו גידול חורים שחורים מעלה על עצמם יותר משנה. התוצאה היא שהם שולחים כמות עצומה של אנרגיה בצורה של קרינה וסילוני חלקיקים, שלפי ההערכה היא מצמצמת את היווצרות הכוכבים בסביבתם.
עם זאת, בעת התבוננות בגלקסיה מוסתרת באבק (IR) - אינפרא אדום (IR) - WISE1029 + 0501 - יושיקי וחבריו השיגו תוצאות שסותרו את התפיסה הזו. לאחר עריכת ניתוח מפורט באמצעות ALMA, הצוות מצא כי לא היו שום סימנים ליציאת גז מולקולרית משמעותית שהגיעה מ- WISE1029 + 0501. הם גם מצאו כי פעילות היוצרת כוכבים בגלקסיה לא הייתה אינטנסיבית יותר או מודחקת.
זה מצביע על כך שיציאת גז מיוננת חזקה שהגיעה מ- SMBH ב- WISE1029 + 0501 לא השפיעה באופן משמעותי על הגז המולקולרי או סביב היווצרות הכוכבים. כפי שהסביר ד"ר יושיקי טובא, התוצאה הזו:
"[H] מה שהפך את התפתחות המשותף לגלקסיות וחורים שחורים סופר-מסיביים לתמוהים יותר. השלב הבא הוא בחינת נתונים נוספים של גלקסיות מסוג זה. זה חיוני להבנת התמונה המלאה של היווצרותם והתפתחותם של גלקסיות וחורים שחורים סופר-מסיביים ".
זה לא עף רק לנוכח החוכמה המקובלת, אלא גם לנוכח מחקרים אחרונים שהראו מתאם הדוק בין מסת החורים השחורים המרכזיים לאלה של הגלקסיות המארחות שלהם. מתאם זה מצביע על כך שחורים שחורים סופר-מסיביים וגלקסיות המארח שלהם התפתחו יחד במהלך 13.8 מיליארד השנים האחרונות וקיימו יחסי גומלין יחדיו עם צמיחתם.
מהבחינה הזו המחקר האחרון הזה רק העמיק את תעלומת היחסים בין SMBHs לגלקסיות שלהם. כפי שטוהרו נגאו, פרופסור מאוניברסיטת אהימה וסופר משותף למחקר, הצביע על:
"אסטרונומים לא מבינים את הקשר האמיתי בין הפעילות של חורים שחורים סופר-מסיביים לבין היווצרות כוכבים בגלקסיות. לכן אסטרונומים רבים כוללנו להוטים לראות את הסצנה האמיתית של האינטראקציה בין היציאה הגרעינית לבין הפעילות יוצרת הכוכבים, על מנת לחשוף את תעלומת ההתפתחות המשותפת. "
הצוות בחר במחקר WISE1029 + 0501 מכיוון שהאסטרונומים מאמינים ש- HUNDים מחזיקים באופן פעיל בצמיחת SMBH בגרעינים שלהם. בפרט, WISE1029 + 0501 הוא דוגמא קיצונית לגלקסיות בהן מיוננים גז שזורם על ידי הקרינה האינטנסיבית מ- SMBH שלו. ככאלה, החוקרים היו בעלי מוטיבציה רבה לראות מה קורה לגז המולקולרי של הגלקסיה הזו.
המחקר התאפשר בזכות הרגישות של ALMA, שהיא מצוינת כשמדובר בחקר תכונות הגז המולקולרי ופעילות יוצרת כוכבים בגלקסיות. למעשה, נערכו בשנים האחרונות מחקרים מרובים שהסתמכו על ALMA כדי לחקור את תכונות הגז וה- SMBH של גלקסיות רחוקות.
ואף על פי שתוצאות מחקר זה סותרות תיאוריות רחבות היקף אודות אבולוציה גלקטית, יושייקי וחבריו נרגשים ממה שמחקר זה יכול לחשוף. בסופו של דבר יכול להיות שהקרינה מ- SMBH לא תמיד משפיעה על הגז המולקולרי ועל היווצרות הכוכבים של הגלקסיה המארחת שלה.
"הבנת שיתוף-אבולוציה כזו חיונית לאסטרונומיה," אמר יושייקי. "על ידי איסוף נתונים סטטיסטיים של גלקסיות מסוג זה והמשך תצפיות מעקב נוספות באמצעות ALMA, אנו מקווים לחשוף את האמת."
