Magellanske skyer viser, at det aldrig er for sent at blive aktiv

Er du i tvivl om det nytårsfortsæt om at få mere motion?

Godt nyt fra Mælkevejens nærmeste naboer, de magellanske skyer:det er aldrig for sent at blive aktiv.

Efter en "doven" start på stjernedannelse i de første par milliarder år af deres liv, både de store og små magellanske skyer danner nu nye stjerner i en hurtig hastighed.

Astronomer fra Sloan Digital Sky Survey (SDSS) nåede frem til den konklusion ved at lave, og derefter analysere, de første detaljerede kemiske kort nogensinde over galakser ud over vores egen.

"Vi kortlagde positionerne, bevægelser, og kemiske sammensætninger af tusindvis af stjerner i disse nærliggende galakser, " siger studieleder David Nidever, en forskningsprofessor i fysik ved Montana State University med en fælles ansættelse ved National Optical Astronomical Observatory (NOAO). "At læse disse kort hjælper os med at rekonstruere historien om, hvordan disse galakser dannede deres stjerner."

De store og små magellanske skyer er Mælkevejens nærmeste galaktiske naboer – ledsagende galakser, der en dag vil smelte sammen med vores galakse. De er opkaldt efter opdagelsesrejsende Ferdinand Magellan, som ledede den første europæiske ekspedition til at sejle rundt om kloden. De to galakser er kun synlige fra den sydlige halvkugle, hvor de ser lyse ud, plettede skyer. Selvom mennesker har kigget på dem i årtusinder, det er første gang, astronomer har lavet et detaljeret kort over den kemiske sammensætning af stjernerne i dem.

"Fordi disse galakser kun er synlige fra den sydlige halvkugle, vi skulle se på dem fra vores teleskop i Chile, " siger Jennifer Sobeck, en seniorforsker ved University of Washington og projektleder for de sydlige operationer af SDSS's Apache Point Observatory Galaxy Evolution Experiment 2 (APOGEE-2) undersøgelse. APOGEE-2 satte SDSS-instrumenter – identiske med dem på Sloan Foundation-teleskopet i New Mexico – på Irénée du Pont-teleskopet ved Las Campanas-observatoriet i Chile. "Disse kort er den første store opdagelse, der kommer ud af vores nye sydlige 'øje på himlen', '" tilføjede Sobeck.

Nøglen til at lave disse nye kort er at indsamle spektre af så mange stjerner som muligt. Spektre er observationer af mængden af ​​lys, som stjerner afgiver ved forskellige bølgelængder, eller farver. Spektre af stjerner afslører mange ting om dem, såsom hvordan de bevæger sig, deres temperatur, de kemiske grundstoffer, de indeholder, og deres stadie i stjernernes livscyklus. APOGEE-2 South-spektrografen arbejder primært ved infrarøde bølgelængder, længere end det menneskelige øje kan se. Kortene over de magellanske skyer, som Nidevers team lavede, var afhængige af spektrenes evne til at afsløre stjernernes kemiske sammensætning.

Måling af de detaljerede kemiske mængder fundet i stjerner kan give både et ur og et speedometer til stjernedannelse, på grund af hvordan grundstofferne i vores univers er skabt. Brint og helium kom fra Big Bang, men de fleste tungere grundstoffer blev dannet dybt inde i stjerner, og først løsladt i slutningen af ​​en stjernes liv, ofte ved supernovaeksplosioner. Det betyder, at hvis du lægger alle de tungere end helium-elementer sammen, du kan se i alle stjerner i en galakse, summen giver et mål for, hvor mange stjerner galaksen har dannet i løbet af sin levetid. Hvad mere er, sammensætningen af ​​stjerner afslører sammensætningen af ​​den gassky, de blev lavet af, fungerer som et ur til registrering af stjernens alder.

Teammedlem Sten Hasselquist fra University of Utah forklarer, "stjerner laver forskellige typer grundstoffer afhængigt af deres størrelse. Tyngre stjerner laver og frigiver ekstra mængder af såkaldte 'alfa-elementer, som kulstof, ilt, neon, og magnesium." Tidligt i en galakses historie, stjerner tilføjer en masse alfa-elementer til galaksen, men som tiden går, hastigheden af ​​disse alfa-elementer bliver udlignet af andre elementer, lavet i stjerner med mindre masse – medmindre der opstår et nyt udbrud af stjernedannelse, som igen bringer balancen ud af balance. "Med 'ur' for alle tunge elementer og 'speedometer' for alfa-elementer, vi kan lave detaljerede modeller for at rekonstruere hastigheden af ​​stjernedannelse gennem en galakses historie, " tilføjer Hasselquist.

Resultaterne viser, at både de store og små magellanske skyer har haft en meget anderledes historie end Mælkevejens. Deres stjerners relative overflod af alfa-elementer kom i balance med meget lavere værdi af tunge elementer (tidligere) end Mælkevejens, hvilket indikerer en "doven" første par milliarder år, hvor få nye stjerner blev dannet. Men for ganske nylig, alfa-elementer er blevet mere rigelige, hvilket indikerer et udbrud af nyere stjernedannelse.

"Begge Magellanske Skyer startede med at lave stjerner meget langsomt, " siger Christian Hayes fra University of Virginia, et centralt medlem af forskergruppen. "Men inden for de sidste to milliarder år eller deromkring, de blev pludselig meget mere aktive. Vi tror, ​​at dette skyldes samspillet mellem de magellanske skyer med hinanden, da de begge væltede mod Mælkevejen."

I løbet af de næste flere milliarder år, begge Magellanske Skyer vil fortsætte med at smelte sammen med Mælkevejen, som tyngdekraften i vores meget større galakse trækker dem ind, og vil derfor begynde at danne stjerner i endnu større hastighed, end de gør nu. Nyligt arbejde har vist, at om omkring 2,5 milliarder år vil Den Store Magellanske Sky blive forbrugt af Mælkevejen med en kosmisk eksplosion af stjernedannelse. Vores nærmeste naboer kan have haft en doven fortid, men de har været meget mere aktive for nylig, og vil have en meget mere aktiv fremtid. Det er aldrig for sent at blive aktiv.