Undersøgelse giver ny indsigt i, hvorfor galakser holder op med at danne stjerner

Galaxy -klynger er sjældne områder i universet, der består af hundredvis af galakser, der indeholder billioner af stjerner, samt varm gas og mørkt stof.

Det har længe været kendt, at når en galakse falder ned i en klynge, stjernedannelse lukkes temmelig hurtigt i en proces, der kaldes "quenching". Hvad der faktisk får stjernerne til at slukke, imidlertid, er et mysterium, på trods af at flere plausible forklaringer er blevet foreslået af astronomer.

En ny international undersøgelse ledet af astronomen Ryan Foltz, en tidligere kandidatstuderende ved University of California, Riverside, har foretaget den bedste måling endnu af slukningstiden, måler, hvordan det varierer på tværs af 70 procent af universets historie. Undersøgelsen har også afsløret den proces, der sandsynligvis er ansvarlig for at lukke stjernedannelse i klynger.

Hver galakse, der kommer ind i en klynge, vides at bringe noget kold gas med sig, som endnu ikke har dannet stjerner. En mulig forklaring tyder på, at før den kolde gas kan blive til stjerner, den "fjernes" væk fra galaksen af ​​den varme, tæt gas allerede i klyngen, får stjernedannelse til at ophøre.

En anden mulighed er, at galakser i stedet bliver "kvalt, "hvilket betyder, at de holder op med at danne stjerner, fordi deres reservoirer ophører med at blive genopfyldt med ekstra kold gas, når de falder inde i klyngen. Dette forudsiges at være en langsommere proces end stripping.

En tredje mulighed er, at energi fra selve stjernedannelsen driver meget af det kolde gasbrændstof væk fra galaksen og forhindrer den i at danne nye stjerner. Dette "udstrømning" -scenario forudsiges at forekomme på en hurtigere tidsplan end at fjerne, fordi gassen for evigt er tabt til galaksen og ikke er tilgængelig for at danne nye stjerner.

Fordi disse tre forskellige fysiske processer forudsiger galakser til at slukke på forskellige relative tidsskalaer i universets historie, astronomer har postuleret, at hvis de kunne sammenligne antallet af slukkede galakser observeret over en lang tidsbaseline, den dominerende proces, der fik stjernerne til at slukke, ville lettere blive tydelig.

Imidlertid, indtil for nylig, det var meget svært at finde fjerne klynger, og endnu sværere at måle egenskaberne af deres galakser. Den internationale Spitzer-tilpasning af Red-sequence Cluster Survey, eller SpARCS, undersøgelse har nu foretaget en måling af mere end 70 procent af universets historie, opnået ved banebrydende nye klynge-detekteringsteknikker, hvilket muliggjorde opdagelsen af ​​hundredvis af nye klynger i det fjerne univers.

Ved hjælp af nogle af deres egne nyopdagede SpARCS -klynger, den nye UCR-ledede undersøgelse opdagede, at det tager en galakse længere tid at stoppe med at danne stjerner, når universet bliver ældre:kun 1,1 milliarder år, da universet var ungt (4 milliarder år gammelt), 1,3 milliarder år, når universet er midaldrende (6 milliarder år gammelt), og 5 milliarder år i nutidens univers.

"Ved at sammenligne observationer af den slukkende tidsskala i galakser i klynger i det fjerne univers med dem i det nærliggende univers afslørede, at en dynamisk proces som f.eks. Gasstripping er bedre egnet til forudsigelserne end kvælning eller udstrømninger, "Sagde Foltz.

For at foretage denne topmoderne måling, SpARCS -teamet krævede 10 nætter med observationer med W. M. Keck Observatory teleskoper (10 meter i diameter) på Hawaii, og 25 nætter med observationer med tvillingerne Gemini -teleskoper (8 meter i diameter) på Hawaii og Chile.

"Takket være den fænomenale investering i vores arbejde fra disse observatorier, vi tror nu, at vi har en god idé om, hvordan stjernedannelse stopper i de mest massive galakser i klynger, "sagde Gillian Wilson, professor i fysik og astronomi ved UCR og leder af SpARCS -undersøgelsen, i hvis laboratorium Foltz arbejdede, da undersøgelsen blev udført. "Der er gode grunde, imidlertid, at tro, at lavere masse-galakser kan slukke ved en anden proces. Det er et af de spørgsmål, vores team arbejder på at besvare næste gang. "

Holdet har fået tildelt 50 ekstra nætter Gemini-tid og et tilskud på 1,2 millioner dollar fra National Science Foundation for at undersøge, hvordan stjernedannelse stopper i mere galakser med regelmæssig masse. Wilson blev også tildelt Hubble-rumteleskopobservationer og et NASA-tilskud til at analysere billeder i høj opløsning af de slukkende galakser.

Forskningspapiret er offentliggjort i Astrofysisk Journal .