Powszechnie uważa się, że w ciągu swojego niewiarygodnie długiego życia galaktyki spiralne, takie jak Droga Mleczna, przekształcają się w soczewkowate galaktyki „soczewkowate”, a następnie w bardziej chaotyczne, eliptyczne konglomeraty bilionów gwiazd. Analiza pobliskich galaktyk wskazuje jednak, że nasza galaktyka i inne podobne do niej były kiedyś soczewkowate. Jeśli to prawda, może to oznaczać, że historię naszej galaktyki należy napisać od nowa.
Galaktyki soczewkowate biorą swoją nazwę od sposobu, w jaki całe ich halo gwiazd, oglądane z boku, wybrzusza się w środku i rozrzedza się w kierunku boków, podobnie jak soczewka. Galaktyki te wykazują mieszankę właściwości, która sprawia, że ich domniemane miejsce w środku sekwencji ewolucji galaktyk jest raczej podejrzane.
Badacze przyznają, że już od jakiegoś czasu wiedzą, że ten obraz nie może być kompletny. Szczególnie zagadkowe jest to, że galaktyki soczewkowate, pomimo swoich spiralnych dysków, nie mają dużo gazu, co utrudnia im wytwarzanie nowych gwiazd. Galaktyki spiralne mają z kolei dużo gazu gwiazdotwórczego. Powstaje zatem pytanie o to, dlaczego w galaktykach soczewkowatych jest inaczej.
Naukowcy z Swinburne University of Technology w Hawthorn w Australii znaleźli nowe wskazówki dotyczące tej tajemnicy ewolucji galaktyk, w trakcie badań czarnych dziur.
Większość galaktyk ma w swoim centrum supermasywną czarną dziurę, a kiedy galaktyki się łączą, to samo dzieje się z tymi czarnymi dziurami. To sprawia, że masa czarnej dziury w galaktyce jest swego rodzaju zapisem jej przeszłych kolizji. Jeśli galaktyka stała się duża, pochłaniając swoich sąsiadów, a nie zasysając otaczający ją gaz, jej czarna dziura powinna być potężna w porównaniu z rojem otaczających ją gwiazd.
Korzystając ze zdjęć z teleskopów kosmicznych Hubble’a i Spitzera, naukowcy porównali masy czarnej dziury i gwiazd około 100 pobliskich galaktyk. Okazało się, że w przypadku galaktyk o tym samym kształcie masa czarnej dziury i masa gwiazdy są powiązane w przewidywalny sposób – z wyjątkiem galaktyk soczewkowatych.
Kiedy astronomowie przyjrzeli się bliżej galaktykom soczewkowatym, okazało się, że w rzeczywistości są to dwie odrębne grupy, które zostały zebrane razem: te, które mają dużo pyłu międzygwiezdnego i te, które go nie mają. Ten podział mógł teoretycznie być powierzchowną różnicą estetyczną. Masy czarnych dziur w tych galaktykach sugerują jednak coś innego.
Ubogie w pył i bogate w pył galaktyki soczewkowate mają zupełnie inne relacje między masami swoich czarnych dziur a masami gwiazd, co sugeruje różne historie i wyjaśnia pozornie inne zachowanie galaktyk soczewkowatych. Galaktyki pyłowe mają zwykle cięższe supermasywne czarne dziury niż te znajdujące się zarówno w galaktykach spiralnych, jak i ubogich w pył soczewkach. Ubogie w pył galaktyki soczewkowate są zwykle za małe zarówno pod względem masy czarnej dziury, jak i masy gwiazdy.
Wychodzi zatem na to, że galaktyki spiralne znajdują się w rzeczywistości pomiędzy dwoma typami galaktyk soczewkowatych, mówiąc ewolucyjnie. Ubogie w pył galaktyki soczewkowate stają się spiralami w procesie przechwycania małych „galaktyk satelitarnych” i innych pomniejszych fuzji, co podbija masę ich czarnych dziur oraz zawartość gazu.
Gdy natomiast spirale zaczynają zderzać się z innymi dużymi galaktykami, stają się one ponownie bogatymi w pył soczewkami. Rzeczywiście, każda bogata w pył galaktyka soczewkowata była wcześniej uznawana za pozostałość po łączeniu galaktyk spiralnych. Zderzenia między tymi bogatymi w pył soczewkami są wystarczające, aby ostatecznie zniszczyć ich dyski i doprowadzić ostatecznie do powstania galaktyki eliptycznej.
Czarne dziury są zatem dobrym wskaźnikiem ewolucji galaktyk, ale nowa sekwencja może być kontrowersyjna. Jest tu bowiem jeden problem. Galaktyki soczewkowate w pobliskim wszechświecie są zwykle tak lekkie, że musiałyby łączyć się ze sobą dziesiątki, a nawet setki razy, aby dało się z nich utworzyć dużą spiralę galaktyka.
Z drugiej strony we wczesnym wszechświecie mogło być inaczej. Dawno temu mogło być więcej masywnych galaktyk soczewkowatych. Zrozumienie tego może być możliwe dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba, który widzi niewiarygodnie słabe światło podczerwone, co pozwala naukowcom zajrzeć dalej — i cofnąć się w czasie — niż kiedykolwiek wcześniej.