De evolutie van sterrenstelsels wordt deels bepaald door hun actieve kernen: Active Galactic Nuclei (AGNs). Astronomen van SRON en de RuG hebben nu bevestigd dat samensmeltingen van sterrenstelsels een positief effect hebben op het ontbranden van AGNs. Dat doen ze op basis van een sample met een recordaantal sterrenstelsels. Dankzij een machine-learning algoritme konden ze ongeveer tienmaal zoveel plaatjes verzamelen van fuserende sterrenstelsels als eerdere studies.
Een van de grotere vragen uit de sterrenkunde is hoe sterrenstelsels evolueren van gaswolken tot de prachtige spiraalstructuren die we zien in de achtertuin van onze Melkweg. Zogenoemde Active Galactic Nuclei (AGNs) vormen interessante onderzoeksobjecten om een deel van die vraag te beantwoorden, omdat er sprake lijkt van co-evolutie tussen AGNs en sterrenstelsels. AGNs huisvesten superzware zwarte gaten die grote hoeveelheden energie uitzenden terwijl ze gas uit hun omgeving opeten. Sommige hebben voldoende grote zwaartekrachts- of magnetische velden om jets uit te spuwen vanuit hun polen, tot wel duizenden lichtjaren de ruimte in.
tweerichtingsverkeer
Co-evolutie gaat via tweerichtingsverkeer. Aan de ene kant beïnvloedt de evolutiefase van een sterrenstelsel de activiteit van haar AGN. AGNs lijken goed te gedijen tijdens een bepaalde fase in de evolutie van een sterrenstelsel, omdat we de activiteit zien pieken in sterrenstelsels op bepaalde afstand, en dus op een vaste tijd in het verleden. Aan de andere kant beïnvloedt AGN-activiteit de stervorming binnen een sterrenstelsel. Dat kan zowel op een positieve als op een negatieve manier. Een AGN-jet duwt gas weg terwijl hij zich een weg baant door het sterrenstelsel, zodat dat gas botst met ander gas en dus samenklontert tot zaadjes voor babysterren. Maar AGNs zenden ook energie uit, waarmee ze het gas opwarmen en dus voorkomen dat het afkoelt en condenseert in klonters.
meer AGNs in fusies
Astronomen van SRON Netherlands Institute for Space Research en de Rijksuniversiteit Groningen (RuG), waaronder Lingyu Wang en Fangyou Gao, hebben nu een sample gebruikt met een recordaantal sterrenstelsels om een van de factoren te bestuderen die naar verluidt een positief effect hebben op het ontbranden van AGNs: samensmeltingen van sterrenstelsels. Ze vonden inderdaad een correlatie, beide kanten op. Ze tellen rond 1,4 maal meer AGNs in fusies dan in losse sterrenstelsels. En de andere kant op vonden ze rond 1,3 maal meer fusies in samples van sterrenstelsels met AGNs vergeleken met samples van sterrenstelsels zonder AGNs.
machine-learning
Het onderzoeksteam gebruikte een machine-learning algoritme om fusies te herkennen. Dat gaf ze een sample dat ongeveer tienmaal groter is dan die in eerdere onderzoeken, wat de correlatie een stuk betrouwbaarder maakt. ‘We hebben een netwerk gebouwd dat het systeem traint om samensmeltingen te herkennen in heel veel plaatjes,’ zegt eerste auteur Fangyou Gao. ‘Daarom kunnen we een groot sample gebruiken van twee telescoop-surveys met tienduizenden sterrenstelsels. AGNs zijn relatief makkelijk te herkennen, op basis van hun spectrum. Maar fusies moet je classificeren aan de hand van de plaatjes, wat typisch mensenwerk is. Met machine-learning kunnen we dit nu alsnog computers laten doen.’
Publicatie
F. Gao, L. Wang, W. J. Pearson, Y. A. Gordon, B. W. Holwerda, A. M. Hopkins, M. J. I. Brown, J. Bland-Hawthorn, and M. S. Owers, ‘ Mergers Do Trigger AGNs out to z ~ 0.6’, Astronomy & Astrophysics