Hvorfor slukkes massiv stjernedannelse i galaksecentre?

Den nuværende kosmologiske model til at forklare universet, "Big Bang" -modellen, sigter mod at beskrive alle observerbare fænomener, herunder udviklingen af ​​galakser fra de tidligste tider til i dag. Et af de største problemer i standardmodellen er, at den forudsiger en stjernedannelsesrate, der er alt for høj. Alt det stjernedannende materiale i galakser skulle have koaleseret til stjerner, da universet kun var en brøkdel af dets nuværende alder på 13,8 milliarder år. Imidlertid, over halvdelen af ​​galakserne ser vi, hovedsageligt spiraler, danner aktivt stjerner lige nu. Denne uoverensstemmelse mellem teoretisk forudsigelse og observation har tvunget forskere til at se meget tættere på afbrydelse af stjernedannelsesprocesser, der kan bremse hastigheden af ​​stjernedannelse i løbet af galaksernes levetid. Uden denne slukning, standard Big Bang -modellen undlader at forudsige universet, som vi kender det.

Forskere har foreslået en række mekanismer til slukning, herunder "feedback" fra supernovaer eller aktive galaktiske kerner, som bryder de stjerneformende skyer op og reducerer stjernedannelseshastigheden. En anden mekanisme er netop blevet rapporteret i Natur Astronomi i en undersøgelse ledet af Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) forsker Fatemeh Tabatabaei. Undersøgelsen finder magnetfelter og kosmiske stråler ansvarlige for den langsomme dannelse af massive stjerner.

En detaljeret undersøgelse af stjernedannelsesparametrene for den centrale region i spiralgalaksen NGC 1097 afslørede, at tilstedeværelsen af ​​et relativt stort magnetfelt virker som et bratkølende middel, udøver tryk i en gassky, der kan hæmme dens tendens til at falde sammen og danne stjerner. Forskerne har også vist, at denne mekanisme er, faktisk, arbejder omkring midten af ​​NGC 1097. De kombinerede observationer i det synlige og det nær-infrarøde fra Hubble-rumteleskopet med radioobservationer fra Very Large Array og Submillimeter Array for at undersøge effekten af ​​turbulens, stjernestråling og magnetfelter på massiv stjernedannelse i galaksens atomring. Denne ring indeholder en række forskellige zoner, hvor stjerner dannes inde i enorme molekylære skykomplekser. Det primære resultat, de opnåede, var en omvendt relation mellem stjernedannelseshastigheden i en given molekylær sky og magnetfeltet i den - jo større er feltet, jo langsommere er stjernedannelseshastigheden.

"At gøre dette, vi foretog en specifik adskillelse af magnetfeltet og dets energi fra andre energikilder i det interstellare medium, som er termisk energi, og den generelle ikke-termiske, men ikke-magnetiske energi, "forklarer Fatemeh Tabatabaei." Kun ved at kombinere observationer af høj kvalitet ved meget forskellige bølgelængder kunne vi gøre dette, og da vi adskilte disse energikilder, var virkningen af ​​magnetfeltet overraskende klar. "

Almudena Prieto, en anden af ​​forfatterne, siger, "Selvom jeg har arbejdet på den centrale zone i NGC 1097 ved optiske og infrarøde bølgelængder i nogen tid, først da vi tog hensyn til magnetfeltet, kunne vi indse dets relevans ved at reducere den hastighed, hvormed stjerner dannes. "

Dette resultat har flere interessante konsekvenser og kaster lys over flere typer indbyrdes forbundne astrofysiske gåder. Først, da magnetfeltet ikke tillader meget store molekylære skyer at kollapse og danne stjerner, stjernedannelse kan først forekomme efter skyerne bryder op i mindre skyer. Det betyder, at denne region vil have en højere andel af lavmassestjerner end i andre zoner af galaksen. Tendensen for meget massive galakser til at indeholde en høj andel af lavmassestjerner i deres centre er en nylig opdagelse, og er stadig på en eller anden måde kontroversiel, men forstærkes af det arbejde, der er rapporteret her. Af interesse er også det faktum, at tilstedeværelsen af ​​supermassive sorte huller i galaksernes centre har en tendens til at forbedre det nukleare magnetfelt, så denne slukningsmekanisme skulle være mest effektiv i galakernes udbulninger.