Galakser som kosmiske gryder

Stjernedannelse i interstellare skyer af gas og støv, såkaldte molekylære skyer, forløber meget hurtigt, men meget ineffektivt. Det meste af gassen spredes af stjernestråling, afslører galakser som meget dynamiske systemer, som "kosmiske gryder, " bestående af komponenter, der konstant ændrer deres udseende. Baseret på nye observationer af spiralgalaksen NGC 300, et hold videnskabsmænd ledet af astrofysiker Dr. Diederik Kruijssen fra Heidelberg Universitet har nu for første gang formået at rekonstruere tidsudviklingen af ​​molekylære skyer og stjernedannelsesprocessen i dem. Deres analyse viser, at disse skyer er kortlivede strukturer, der gennemgår hurtige livscyklusser, drevet af den intense stråling fra de nyfødte stjerner. Resultaterne er offentliggjort i Natur .

Den observerede intensitet af stjernedannelse i spiralgalaksen NGC 300 kan forklares på to måder. Molekylære skyer kan være meget langlivede og til sidst konvertere hele deres masse til stjerner. I dette tilfælde, positionerne af unge stjerner bør generelt svare til positionerne for de molekylære skyer, hvorfra de er dannet. Alternativt stjerner kan dannes meget hurtigt i molekylære skyer og sprede gassen med deres intense stråling, efterlader kun en lille del af gassen tilgængelig til omdannelse til stjerner. I dette tilfælde, unge stjerner og molekylære skyer bør generelt opholde sig forskellige steder.

For at afgøre, hvilken af ​​disse modeller af den molekylære skylivscyklus er korrekt, Dr. Kruijssen og hans team kombinerede to forskellige sæt observationer af NGC 300 galaksen, som er omkring 6 millioner lysår væk fra Mælkevejen. Den første observation er et kort over lys udsendt af kulilte, som viser, hvor molekylære skyer befinder sig. Det andet er et kort over hot, ioniseret brint, som markerer positionerne for massiv, nydannede stjerner. Disse kort blev opnået ved hjælp af Atacama Large Millimeter Array (ALMA) fra European Southern Observatory (ESO) og 2,2 meter teleskopet fra Max Planck Society og ESO. ALMA-observationerne blev udført af Dr. Andreas Schruba, videnskabsmand ved Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics i Garching og en af ​​medforfatterne til undersøgelsen. Forskerne analyserede dataene ved hjælp af en ny statistisk metode, der bestemmer, hvordan molekylær gas og stjernedannelse i galakser er relateret på forskellige rumlige skalaer. For første gang, denne metode muliggør præcis kvantificering af molekylære skyers og unge stjerners positioner i forhold til hinanden.

Ifølge forskerne, resultaterne efterlod ingen tvivl:Positionerne af molekylære skyer og unge, massive stjerner falder sjældent sammen. Denne effekt bliver stærkere på mindre skalaer. Forskerne konkluderer, at stjerner dannes meget hurtigt, sådan at gas og unge stjerner repræsenterer forskellige, efterfølgende faser i molekylære skyers livscyklus.

"Vores resultater viser, at stjernedannelse forløber meget hurtigt og meget ineffektivt, " siger Dr. Kruijssen, forskningsgruppeleder ved Institut for Astronomisk Databehandling. "Molekylære skyer i NGC 300 lever i omkring ti millioner år og tager kun omkring 1,5 millioner år at blive ødelagt, længe før de mest massive stjerner har nået slutningen af ​​deres liv og eksploderer som supernovaer." Dr. Mélanie Chevance, en forsker i hans team og også medforfatter til papiret, tilføjer:"Den intense stråling fra unge stjerner spreder deres modermolekylære sky ved at opvarme den og sprede den i form af varme interstellare gasbobler. På denne måde, kun to til tre procent af massen i molekylære skyer bliver faktisk omdannet til stjerner."

Holdet af forskere ønsker nu at anvende deres nye statistiske metode til observationer af meget fjerne galakser for at udlede, hvordan stjernedannelsen i molekylære skyer foregik gennem universets historie. "Vi vil nu fortsætte med at undersøge forholdet mellem molekylære skyer og unge stjerner i galakser i hele kosmos. I den nærmeste fremtid, dette vil give os mulighed for at forstå galakser som samlinger af komponenter, der gennemgår stjernedannelsesdrevne livscyklusser og sammen former udseendet af deres værtsgalakser, " forklarer Dr. Kruijssen.