Nye observationer bekræfter en langvarig teori om, at stjerner er rigelige producenter af tunge grundstoffer

Galakser opfattes ofte som funklende med stjerner, men de indeholder også gas og støv. Nu, et hold ledet af UCLA-astronomer har brugt nye data til at vise, at stjerner er ansvarlige for at producere støv på galaktiske skalaer, en konstatering i overensstemmelse med mangeårig teori. Støv er vigtigt, fordi det er en nøglekomponent i klippeplaneter som Jorden.

Denne forskning er offentliggjort online i dag i Astrofysiske tidsskriftsbreve .

Jean Turner, en UCLA-professor i afdelingen for astronomi og fysik, hendes kandidatstuderende S. Michelle Consiglio, og to andre samarbejdspartnere observerede en galakse omkring 33 millioner lysår væk. Forskerne fokuserede på denne galakse, kaldet "II Zw 40, " fordi den kraftigt danner stjerner og derfor nyttig til at teste teorier om stjernedannelse. "Denne galakse har et af de største stjernedannende områder i lokaluniverset, " sagde Turner.

Forskerne, ledet af Consiglio, opnåede billeder af II Zw 40 ved hjælp af Atacama Large Millimeter/submillimeter Array-teleskopet. Dette teleskop, beliggende i Chiles Atacama-ørken, er sammensat af en række af 66 individuelle teleskoper, der fungerer som et enkelt stort observatorium. I 2011 Turner tog et tre måneders sabbatår fra UCLA for at hjælpe med at forberede Atacama Array til at blive brugt af det astronomiske samfund. "Jeg hjalp med at reducere data og fungerede som astronom på vagt, " hun sagde.

Teleskopet er følsomt over for lys i millimeter- og submillimeterdelen af ​​det elektromagnetiske spektrum, bare lidt kortere end mikrobølger. At fange denne form for lys kræver et teleskop i store højder - dette er bygget på et plateau på 16, 400 fod - fordi "Jordens atmosfære begynder at absorbere meget kraftigt ved de bølgelængder, " sagde Turner. "Alle ALMA-forskere arbejder i en lavere højde, fordi du ikke kan tænke godt i den højde, " tilføjede hun.

Consiglio og hendes team observerede den centrale region II Zw 40, en del af galaksen med to unge stjernehobe, hver indeholder omkring en million stjerner. Ved at afbilde II Zw 40's stjernehobe ved forskellige bølgelængder, de konstruerede et kort, der sporede støvet i galaksen. Astronomisk støv - hovedsagelig lavet af kulstof, silicium og ilt - er udbredt i universet. "Hvis du ser på Mælkevejen på himlen, det ser lidt pletvis og pletvis ud. Det skyldes, at støv blokerer lyset, " sagde Turner.

Forskerne testede, om placeringen af ​​galaksens støv var i overensstemmelse med placeringen af ​​galaksens stjernehobe. De fandt ud af, at det var:Consiglio og hendes team viste, at II Zw 40's støv var koncentreret inden for omkring 320 lysår fra stjernehobene. "Støvet er alt fokuseret nær den dobbelte klynge, " sagde Turner. Denne observation understøttede deres hypotese om, at stjerner er ansvarlige for at producere støv. "Dobbelthoben er en 'sodfabrik', der forurener dets lokale miljø, " sagde Consiglio.

Forskere har længe teoretiseret, at stjerner producerer støv ved at uddrive de elementer, der er smeltet dybt inde i deres indre, beriger deres værtsgalakser med grundstoffer, der er tungere end brint og helium. Imidlertid, astronomiske data har indtil videre ikke understøttet denne påstand. "Folk har ledt efter denne storstilede berigelse af galakser, men de har ikke set det før, " sagde Turner. "Vi ser en berigelse i galakseskala, og vi ser tydeligt, hvor det kommer fra."

Forskerne foreslår, at støvberigelsen er så tydelig i II Zw 40's stjernehobe, fordi de indeholder et stort antal meget unge, massive stjerner, som er producenter af støv. "De evolutionære tidsskalaer for disse stjerner er korte nok til, at du kan se støvet, før det har en chance for at blive spredt meget langt fra sin kilde, " sagde Turner. "Vi ser på det bedste sted at se støvberigelse, i store stjernehobe, " tilføjede Consiglio.

Disse nye resultater motiverer holdet til at observere flere stjernehobe. "Dette er et øjebliksbillede af en dobbelthob i én alder i en galakse, " sagde Turner. "Vores mål er nu at finde andre kilder og se på dem i forskellige evolutionsstadier for bedre at forstå udviklingen af ​​disse gigantiske stjernehobe, og hvordan de beriger deres miljø i støv."