Indstil din radio:Galakser synger, når de danner stjerner

Et hold ledet fra Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) har fundet den mest præcise måde nogensinde at måle den hastighed, hvormed stjerner dannes i galakser ved hjælp af deres radioemission ved 1-10 Gigahertz frekvensområde.

Næsten alt det lys, vi ser i universet, kommer fra stjerner, som dannes inde i tætte gasskyer i det interstellare medium. Den hastighed, hvormed de dannes (benævnt stjernedannelseshastigheden, eller SFR) afhænger af gasreserverne i galakserne og de fysiske forhold i det interstellare medium, som varierer efterhånden som stjernerne selv udvikler sig. Måling af stjernedannelseshastigheden er derfor nøglen til at forstå dannelsen og udviklingen af ​​galakser.

Indtil nu, en række observationer ved forskellige bølgelængder er blevet udført for at beregne SFR, hver med sine fordele og ulemper. Som de mest almindeligt anvendte SFR-sporstoffer, den synlige og den ultraviolette emission kan delvist absorberes af interstellart støv. Dette har motiveret brugen af ​​hybride sporstoffer, som kombinerer to eller flere forskellige emissioner, inklusive den infrarøde, som kan være med til at rette op på denne støvoptagelse. Imidlertid, brugen af ​​disse sporstoffer er ofte usikker, fordi andre kilder eller mekanismer, som ikke er relateret til dannelsen af ​​massive stjerner, kan gribe ind og føre til forvirring.

Nu, et internationalt forskerhold ledet af IAC-astrofysikeren Fatemeh Tabatabaei har lavet en detaljeret analyse af den spektrale energifordeling af en prøve af galakser, og har været i stand til at måle, for første gang, den energi de udsender inden for frekvensområdet 1-10 Gigahertz, som kan bruges til at kende deres stjernedannelseshastigheder. "Vi har brugt" forklarer denne forsker "radioemissionen fordi, i tidligere undersøgelser, der blev detekteret en tæt sammenhæng mellem radioen og den infrarøde emission, dækker et interval på mere end fire størrelsesordener". For at forklare denne sammenhæng, mere detaljerede undersøgelser var nødvendige for at forstå de energikilder og processer, der producerer radioemissionen observeret i galakserne.

"Vi besluttede inden for forskergruppen at lave undersøgelser af galakser fra KINGFISH-prøven (Key Insights on Nearby Galaxies:a Far-Infrared Survey with Herschel) ved en række radiofrekvenser", husker Eva Schinnerer fra Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) i Heidelberg, Tyskland. Den endelige prøve består af 52 galakser med meget forskellige egenskaber. "Som en enkelt ret, 100-m Effelsberg-teleskopet med dets høje følsomhed er det ideelle instrument til at modtage pålidelige radioflux fra svage udstrakte objekter som galakser", forklarer Marita Krause fra Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) i Bonn, Tyskland, som var ansvarlig for radioobservationerne af disse galakser med Effelsberg-radioteleskopet. "Vi kaldte det KINGFISHER-projektet, betyder KINGFISK-galakser, der udsender i radio."

Resultaterne af dette projekt, offentliggjort i dag i The Astrophysical Journal , viser, at den anvendte 1-10 Gigahertz radioemission er en ideel stjernedannelsessporer af flere grunde. For det første, det interstellare støv dæmper eller absorberer ikke stråling ved disse frekvenser; for det andet, det udsendes af massive stjerner i flere faser af deres dannelse, fra unge stjerneobjekter til HII-regioner (zoner med ioniseret gas) og supernova-rester, og endelig, det er ikke nødvendigt at kombinere det med andre sporstoffer. Af disse grunde, målinger i det valgte område er en mere stringent måde at estimere dannelseshastigheden af ​​massive stjerner på end de sporstoffer, der traditionelt anvendes.

Denne undersøgelse tydeliggør også karakteren af ​​de feedbackprocesser, der forekommer på grund af stjernedannelsesaktivitet, som er nøglen i udviklingen af ​​galakser. "Ved at differentiere oprindelsen af ​​radiokontinuummet, vi kunne udlede, at de kosmiske stråleelektroner (en komponent af det interstellare medium) er yngre og mere energiske i galakser med højere stjernedannelseshastigheder, som kan forårsage kraftig vind og udstrømning og have vigtige konsekvenser i regulering af stjernedannelse", forklarer Fatemeh Tabatabaei.