Milky Ways-naboerne øger tempoet

Efter langsomt at have dannet stjerner i de første par milliarder år af deres liv, de magellanske skyer, nær naboer til vores egen Mælkevejsgalakse, har øget deres spil og danner nu nye stjerner med et hurtigt klip. Denne nye indsigt i skyernes historie kommer fra de første detaljerede kemiske kort lavet af galakser hinsides Mælkevejen.

Opkaldt efter opdagelsesrejsende Ferdinand Magellan, som ledede den første europæiske ekspedition til at omgå kloden, de store og små magellanske skyer er Mælkevejens nærmeste galaktiske naboer – ledsagende galakser, der en dag vil smelte sammen med vores galakse. De to galakser er kun synlige fra den sydlige halvkugle, hvor de ser lyse ud, plettede skyer.

Et kort til stjernernes historie

Selvom mennesker har stirret på skyerne i årtusinder, det er første gang, astronomer har lavet et detaljeret kort over den kemiske sammensætning af stjernerne i dem. Projektet, udført af Sloan Digital Sky Survey (SDSS), blev ledet af NOAO-astronomen David Nidever, som også er forskningsprofessor i fysik ved Montana State University.

"Vi kortlagde positionerne, bevægelser, og kemisk sammensætning af tusindvis af stjerner i de magellanske skyer, " sagde Nidever. "At læse disse kort hjælper os med at rekonstruere historien om, hvornår disse galakser dannede deres stjerner."

Kortene er den første større opdagelse, der kommer ud af de nye sydlige operationer af SDSS's Apache Point Observatory Galaxy Evolution Experiment 2 (APOGEE-2) undersøgelse, som udføres på Irénée du Pont-teleskopet ved Las Campanas-observatoriet i Chile.

At lave kort fra Stellar Spectra

For at lave kortene, SDSS-holdet indsamlede spektre af så mange stjerner som muligt. spektre, som spredte lyset fra en stjerne i form af en regnbue, indkode stjernernes bevægelser, deres temperatur, de kemiske grundstoffer, de indeholder, og deres stadie i stjernernes livscyklus.

Ved at måle den kemiske sammensætning af en galakse stjerner, astronomer er i stand til at udlede deres "stjernedannelseshistorie, " en grov registrering af den hastighed, hvormed stjerner blev dannet over tid. Rekonstruktionen er mulig på grund af forskellen i levetiden for stjerner med forskellige masser og den rolle, mere massive stjerner spiller i at berige galakser med tunge grundstoffer.

Når stjernerne bliver ældre, stjerner, der er mere massive end Solen, udvikler sig og eksploderer som supernovaer, skubbe tunge elementer ud i galaksen, mens mindre massive stjerner lever videre. De udstødte elementer blandes med den eksisterende gas, beriger det. Nye generationer af stjerner dannes fra den berigede gas og arver den kemiske sammensætning. Processen gentager sig, med de længerelivede stjerner med lavere masse, der overlevede for at registrere galaksens berigelseshistorie. Ved at kortlægge disse stjerners overflod, astronomer kan "læse" stjernedannelsesrekorden for galaksen.

Langsom start efterfulgt af et brag

Resultaterne viser, at stjernedannelseshistorien for de store og små magellanske skyer er helt anderledes end vores galakses. "I Mælkevejen, stjernedannelse begyndte som gangbusters og faldt senere, " forklarede teammedlem Sten Hasselquist fra University of Utah. "I modsætning hertil, i de magellanske skyer, stjerner dannede ekstremt langsomt på tidlige tidspunkter, med en hastighed på kun 1/50 af stjernedannelseshastigheden i Mælkevejen, men den rate er steget i vejret i de sidste 2 milliarder år."

Nidever tror, ​​at den dramatiske stigning i stjernedannelseshastigheden skyldes de magellanske skyers interaktion med hinanden, når de vælter mod Mælkevejen. "Skyerne begyndte deres liv roligt i en relativt isoleret del af universet, hvor der ikke var nogen grund til at danne stjerner, " sagde Nidever. "Men i de sidste par milliarder år, den tætte interaktion, som Skyerne har haft med hinanden og med Mælkevejen, får gassen i Skyerne til at forvandle sig til stjerner."

Fyrværkeri forude!

I løbet af de næste flere milliarder år, de magellanske skyer vil fortsætte med at smelte sammen med Mælkevejen, efterhånden som tyngdekraften fra den meget mere massive Mælkevej trækker dem ind. Efterhånden som fusionen skrider frem, stjernedannelse i skyerne forventes at nå en endnu større, feberhøje, ifølge nyere arbejde. Om cirka 2,5 milliarder år, den store magellanske sky vil blive fuldstændig forbrugt af Mælkevejen i en kosmisk eksplosion af stjernedannelse. Vores nærmeste naboer er måske kommet langsomt i gang, men spændende tider venter forude!

"De dovne giganter:APOGEE-overflod afslører lav stjernedannelseseffektivitet i de magellanske skyer, " Nidever et al. 2019, indsendt til Astrofysisk tidsskrift . Fortryk tilgængelig:arxiv.org/abs/1901.03448

Resultaterne blev præsenteret 9. januar 2019 på det 233. møde i American Astronomical Society.