Hoe evolueren sterrenstelsels? Misschien heeft een student de ontbrekende schakel gegeven

Een niet-gegradueerde student aan de Universiteit van Massachusetts Amherst heeft belangrijk werk bijgedragen met betrekking tot de groei van sterren en zwarte gaten, waardoor ze inzicht krijgen in hun verwantschap. Met deze nieuwe informatie kan de James Webb Space Telescope (JWST) ontrafelen hoe sterrenstelsels efficiënter werken.

Astronomen weten dat is geëvolueerd van sterrenstelsels wordt aangedreven door twee processen: superzware groei zwarte gaten In het centrum van elk sterrenstelsel bevinden zich nieuwe stervorming. Hoe deze processen zich verhouden is een mysterie gebleven en is een van de vragen die de onlangs gelanceerde James Webb Space Telescope (JWST) zal onderzoeken. Het werk van Meredith Stone, die in mei 2022 afstudeerde aan het UMass Amherst-astronomieprogramma, zal wetenschappers helpen beter te begrijpen hoe ze verwant zijn.

Stone, die dit onderzoek voltooide onder toezicht van Alexandra Pope, hoogleraar astronomie aan de Universiteit van Massachusetts Amherst en senior auteur van een nieuw artikel dat onlangs is gepubliceerd in Astrofysisch tijdschrift. “En we weten dat de groei van het zwarte gat en stervorming cruciale rollen spelen. We denken dat de twee verwant zijn en dat ze elkaar reguleren, maar tot nu toe was het erg moeilijk om precies te weten hoe.”

Een deel van de reden waarom het zo moeilijk is om de interactie tussen zwarte gaten en sterren te bestuderen, is dat we deze interacties niet echt kunnen zien omdat ze plaatsvinden achter enorme wolken van galactisch stof. “Voor sterrenstelsels die actief sterren vormen, is meer dan 90% van de sterrenstelsels zichtbaar licht “Stof kan het absorberen, en dat stof absorbeert zichtbaar licht”, zegt Bob.

Er is echter een alternatieve oplossing: wanneer stof zichtbaar licht absorbeert, warmt het op, en hoewel het blote oog geen warmte kan zien, infrarood telescopen Kan. “We gebruikten de Spitzer Space Telescope”, die werd verzameld tijdens de Great Observations All-sky LIRG Survey (GOALS), zegt Stone, die dit najaar begint met haar afstudeerstudie astronomie aan de Universiteit van Arizona, om te kijken naar de mid- golflengte-infraroodbereik voor enkele van de helderste sterrenstelsels die relatief dicht bij de aarde staan.” Met name Stone en haar co-auteurs hebben gezocht naar verklikkerinstrumenten die de afdrukken van zwarte gaten en sterren in het midden van formatie weergeven.

De moeilijkheid is dat deze vingerafdrukken erg zwak zijn en bijna niet te onderscheiden van de algemene ruis van het infraroodspectrum. “Wat Meredith heeft gedaan, is de metingen van deze detectoren kalibreren zodat ze duidelijker zijn”, zegt Pope.

Toen het team deze meest opmerkelijke waarnemingen eenmaal in de hand had, konden ze zien dat de groei van zwarte gaten en stervorming in feite tegelijkertijd plaatsvinden. sterrenstelsels Ze lijken elkaar te beïnvloeden. Stone was in staat om een ​​verhouding te berekenen die beschrijft hoe de twee verschijnselen met elkaar samenhangen.

Dit is niet alleen een opwindende wetenschappelijke prestatie op zich, maar het JWST zou ook het werk van Stone kunnen overnemen, met zijn ongekende toegang tot licht in het midden-infraroodspectrum, en het kunnen gebruiken om zich meer op de resterende vragen te concentreren. Hoewel Stone en haar co-auteurs, waaronder UMass Amherst-student Jed McKinney, hebben vastgesteld hoe zwarte gaten en sterren in hetzelfde sterrenstelsel met elkaar in verband staan, blijft het een mysterie waarom ze verwant zijn.