Ny forskning ser på, hvordan kosmisk net af filamenter ændrer stjernedannelsen i galakser

Astronomen Gregory Rudnick ser universet krydset af noget som et interstellart supermotorvejssystem. Filamenter - strengene af aggregeret stof, der strækker sig millioner af lysår hen over universet for at forbinde galaksehobe - er motorvejene.

"Galakser vil flyde langs filamenter fra mindre tætte dele af universet til mere tætte dele af universet, lidt ligesom biler, der flyder ned ad en motorvej til storbyen. I dette tilfælde, de er på vej mod store klynger, blive trukket af tyngdekraften af ​​disse store koncentrationer af stof, " han sagde.

Rudnick, lektor i fysik og astronomi ved University of Kansas, ønsker at vide mere om, hvordan filamenter påvirker galakser, der bevæger sig gennem dem. Nu, KU-forskeren har tjent $280, 000 tilskud fra National Science Foundation til at lede et internationalt samarbejde, der undersøger galakser, der strækker sig langs dette "kosmiske net" af filamenter.

"Jeg er interesseret i, hvordan galakser påvirkes af de områder, hvor de bor, " sagde Rudnick. "Filamenter er det første sted, hvor galakser kommer i kontakt med områder med højere tæthed i universet. Hvis en galakse i en 'landlig' del af universet går ind i en tæt del, Jeg vil vide, hvordan dens egenskaber ændres - f.eks. ændrer det antallet af stjerner, det danner, eller bliver dens form ændret? Ved hjælp af motorvejsanalogien, når du kører ind i Kansas City, efterhånden som du går, bygger der flere og flere biler op ved siden af ​​dig, og nogle gange er der bilulykker - det er noget som det virkelige univers, fordi galakser kan kollidere, også."

Rudnick og kolleger vil bruge flere teleskoper rundt om i verden til at observere neutral brint og molekylær gas i galakser, mens de rejser langs filamenter. Holdet håber at afgøre, om mængden af ​​gas - brændstoffet til stjernedannelse - er mindre udbredt i filamentgalakser end i galakser fra andre miljøer, som dem alene eller dem i grupper eller klynger af galakser.

"Når galakser trænger ind i en glødetråd, kan trykket fra den diffuse gas i glødetråden bremse, hvor hurtigt galaksen danner stjerner, " sagde Rudnick. "Enhver galakse har gas - og hvis der er nok, den kan falde sammen til små klumper og danne stjerner. Galakser bliver konstant fodret med gas og blæser den ud i et komplekst system. Når en galakse går ind i en filament, den gas, der normalt fødes ind i en galakse, bliver nu bare en del af glødetråden. Galaksen kan blive afbrudt fra sin gasnavlestreng."

Med andre ord, Rudnick sagde, "Måske er en glødetråd som en lang motorvej uden en masse tankstationer."

Rudnicks samarbejdspartnere omfatter Rose Finn og Graziano Vernizzi fra Sienna College i Loudonville, New York, samt forskere rundt om i verden og KU-studerende — inklusive en kandidatstuderende, som vil blive direkte støttet af bevillingen. Holdet vil bruge flere teleskoper, herunder Philips Claude Telescope på Mount Laguna Observatory i Californien, hvoraf KU ejer en andel. Gruppen vil også bruge IRAM-teleskopet ved Pico Veleta i den spanske Sierra Nevada, Nançay Radio Telescope i Frankrig og et af NASAs astronomiske rumteleskoper med infrarød bølgelængde, kaldet "WISE" for Wide-field Infrared Survey Explorer.

Holdets observationer vil studere målgalakserne i mange forskellige bølgelængder af lys, afsløre forskellige stykker information om dem. For eksempel, ikke kun vil efterforskerne observere de stjerner, der er til stede i galakserne, men også den gas, der er råmaterialet til dannelsen af ​​nye stjerner.

"Gas har mange faser og forskellige former, " sagde Rudnick. "Neutral brint er enkelte brintatomer med en proton og en elektron. Men når det bliver komprimeret, brintatomerne kan kombineres og danne molekylært brint med to atomer – det er det, stjerner dannes af. Neutralt brint er gasreservoiret, og når det bliver ledet videre ind i galakser, bliver det molekylært brint og kan danne stjerner - og det lyser. Ved at observere det lys i lys, der er usynligt for øjet, men synlig med radioteleskoper, vi kan måle brændstofforsyningen af ​​galakser."

Rudnick sagde, at holdet ville foretage observationer ved mange forskellige bølgelængder for bedre at forstå gascyklussen i galakser, når den forsynes, opvarmet, brugt og bortvist. For eksempel, at observere emissionen af ​​ioniseret brint, holdet vil fokusere på specifikke lysbølgelængder, der svarer til dem i den røde del af det synlige spektrum. Det er disse observationer, der vil blive udført med KU's andel i Philips Claud Telescope på Mount Laguna.

"Hvis du tager et brintatom og slår en elektron af, og hvis den falder tilbage på atomet senere, det udsender lys ved en bestemt bølgelængde, " sagde Rudnick. "Gløden fra det specifikke lys fortæller os, hvor stjerner dannes lige nu. Og 'lige nu' er inden for fem til 10 millioner år - i astronomi-termer er det et glimt af øjet, da disse galakser tager mindst et par hundrede millioner år at udvikle sig mærkbart."

En del af bevillingsarbejdet vil også støtte et succesfuldt forskningsbaseret astronomiprogram i lokale Kansas-skoler, udvide det til 20 studerende med forskellig baggrund.

"Jeg er nu på femte år med at køre et opsøgende program på Lawrence High School, " sagde Rudnick. "Som en del af programmet, Jeg arbejder sammen med en lærer, der tog sin BA i astronomi på KU og med en KU-uddannet, begge der hjælper med at afvikle kurset. I første semester, studerende tager en klasse i astronomi, der ligner det, vi underviser studerende på KU. På andet semester, de laver et forskningsprojekt med data fra NASAs Spitzer Space Telescope, som kulminerer i et minisymposium på KU deltaget af fakultets- og kandidatstuderende. "