Kosmiske miljøer og deres indflydelse på stjernedannelse

Stilladset, der rummer universets storskalastruktur, udgør galakser, mørkt stof og gas (hvorfra stjerner dannes), organiseret i komplekse netværk kendt som det kosmiske web. Dette netværk omfatter tætte områder kendt som galaksehobe og grupper, der er vævet sammen gennem trådlignende strukturer kendt som filamenter. Disse filamenter danner rygraden i det kosmiske væv og er vært for en stor del af massen i universet, samt steder med stjernedannelsesaktivitet.

Selvom der er rigeligt med beviser for, at miljøer former og styrer udviklingen af ​​galakser, det er ikke klart, hvordan galakser opfører sig i de større, globalt kosmisk web og især i det mere udvidede miljø af filamenter.

I et fælles samarbejde mellem California Institute of Technology og University of California, Riverside, astronomer har udført en omfattende undersøgelse af egenskaberne af galakser i filamenter dannet på forskellige tidspunkter i universets alder.

I et netop offentliggjort blad, astronomer brugte en prøve på 40, 000 galakser i COSMOS-feltet, en stor og sammenhængende del af himlen med dybe nok data til at se på galakser meget langt væk, og med nøjagtige afstandsmålinger til individuelle galakser. Det store areal dækket af COSMOS tillod prøveudtagningsvolumener med forskellige tætheder i det kosmiske web.

Ved at bruge teknikker udviklet til at identificere de store strukturer, de katalogiserede det kosmiske web til dets komponenter:klynger, filamenter, og sparsomme områder uden nogen genstand, strækker sig ind i universet, som det var for 8 milliarder år siden. Galakserne blev derefter opdelt i dem, der er centrale i deres lokale miljø (tyngdepunktet) og dem, der strejfer rundt i deres værtsmiljøer (satellitter).

"Det, der gør denne undersøgelse unik, er observationen af ​​tusindvis af galakser i forskellige filamenter, der spænder over en betydelig brøkdel af universets alder," sagde Behnam Darvish, en postdoktor ved Caltech, som er hovedforfatter på papiret. "Når vi betragter det fjerne univers, vi ser tilbage i tiden til dengang det kosmiske væv og filamenter var yngre og endnu ikke havde udviklet sig fuldt ud, og derfor kunne studere den fælles udvikling af storskalastrukturer og galakser forbundet med dem."

Forskerne målte stjernedannelsesaktiviteten i galakser placeret i forskellige miljøer.

"Det var betryggende, da vi fandt ud af, at den gennemsnitlige stjernedannelsesaktivitet faldt fra de tyndt befolkede områder af det kosmiske net til mildt befolkede filamenter og tætte klynger, sagde Bahram Mobasher, professor i fysik og astronomi ved University of California, Riverside. "Imidlertid, det overraskende fund var, at faldet var særligt stejlt for satellitgalakser."

Han understregede:"Den uundgåelige konklusion fra dette var, at størstedelen af ​​satellitgalakser holder op med at danne stjerner relativt hurtigt i løbet af de sidste 5 milliarder år, da de falder til tætte miljøer af klynger via filamenterne, mens denne proces er meget langsommere for centrale galakser."

Det hurtige ophør af stjernedannelse oplevet af satellitgalakser kan forklares ved "ram-trykstripning, "som er tab af stjernedannende gas i en galakse, når den bevæger sig i et tættere miljø, såsom en klynge.

"Sammenlignet med de centrale galakser, det er den mindre tyngdekraft af satellitgalakserne produceret af deres mindre masse, hvilket resulterer i et mere effektivt tab af gas og dermed en opbremsning i stjernedannelsesaktivitet med hensyn til de mere massive centrale galakser," sagde Chris Martin, en professor i astronomi ved Caltech.

Denne undersøgelse tjente som en pilotundersøgelse til fremtidige store mængder og relativt dybe undersøgelser, som vil kigge ind i svagere og yngre galakser i universet, såsom LSST, Euklid, og WFIRST.

Forskningen blev offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift .