Hvordan stjernedannelse slukkes i galakser

Galakser dør hurtigt - det er konklusionen på en ny undersøgelse, der undersøger mekanismen, der skifter galakser fra en aktiv stjernedannende fase til en med hvile.

I løbet af et par korte årtier, vores forståelse af galaksernes udvikling, og hvordan stjerner og planeter dannes, er vokset eksponentielt. Men, i mange tilfælde, denne stigning i forståelse tjener til at fremhæve de spørgsmål, der stadig er tilbage. Et af de mest presserende af disse spørgsmål opstår fra det faktum, at ældre galakser ser ud til at føde mindre stjerneobjekter. Hvordan ophører stjernedannelsen i nogle galakser? I en ny undersøgelse offentliggjort i New Astronomy, Giorgio Manzoni fra Institute for Computational Cosmology, Durham University, Storbritannien, og hans medforfattere undersøger tidspunkterne for dette stop i stjernedannelsen for at vælge en mekanisme, der muligvis kunne bruges til at besvare dette og andre kosmologiske spørgsmål.

"Udviklingen af ​​galakser, skønt studeret i lang tid, stadig har ubesvarede spørgsmål, og nogle gange meget grundlæggende. For eksempel, hvordan holder galakser op med at danne nye stjerner? Hvorfor opfører lignende galakser sig på forskellige måder? Hvad er mekanismen, der får dem til at dø? Alt dette er spørgsmål, som offentligheden ofte stiller, men det er der stadig ingen klare svar på, " siger Manzoni. "Min forskning giver et hint til mysteriet om galaksernes død:det viser, at uanset mekanismen, det skal være hurtigt, næsten øjeblikkelig; mindre end 100 millioner år tilsyneladende øjeblikkeligt i sammenligning med de tidsskalaer, hvor universet udvikler sig."

Forskerne kom til den konklusion, at stjernedannelsen ophører hurtigt ved at studere to egenskaber ved galakser:deres iboende lysstyrke og deres farve, kombineret i et 'farvestørrelsesdiagram'. De var også i stand til at konkludere, at der er en eller anden mekanisme, der driver overgangen mellem en aktiv stjernedannende fase i galakser til et roligere stadie med mindre eller ingen stjernedannelse – en mekanisme, der af astronomer omtales som 'slukning'. "På området galakseudvikling, det er klart fastslået, at galakser dannes af gas, der falder ind i tyngdekraften af ​​en mørk stof-glorie og derefter kollapser til nye stjerner - galaksernes aktive fase. Når gassen er brugt, galakserne dør - det passive stadie af galakser, " siger Manzoni. "Min forskning viser, at denne naturlige proces med gasudmattelse ikke kan være den eneste, der er ansvarlig for galaksernes død."

Manzoni forklarer, at han og hans kolleger faktisk fandt ud af, at hver galakse, på et tilfældigt tidspunkt i deres liv, oplever en proces, der tømmer reservoiret for gas og dræber – eller slukker – stjernedannelse, dermed bringe galaksen ind i dens passive fase meget hurtigt. "For at indføre nogle begrænsninger i tidspunktet for slukning af stjernedannelse, Jeg brugte to egenskaber ved galakser kombineret i farvestørrelsesdiagrammet. Når det studeres i forskellige afstande fra os - forskellig rødforskydning - fortæller dette diagram os meget om populationen af ​​galakser, der var til stede i forskellige epoker af universet, " siger Manzoni.

Forskeren giver et eksempel på, at tidligere ved høj rødforskydning og større afstande, galakser dannede stjerner med en hurtig hastighed, som ikke er til stede længere i vores epoke, viser således blåre farver og højere lysstyrker. I dag, at populationen af ​​galakser er flyttet ind i en rødere og svagere lysstyrkedel af diagrammet.

"Flere mekanismer er blevet foreslået som kandidater til at slukke for stjernedannelse, såsom aktiv galaktiske kerner feedback, galakse chikane, og galaksefusioner, men, da forskellige slukkemekanismer har forskellige tidsskalaer, min undersøgelse kan hjælpe med at identificere hovedmekanismen, der er ansvarlig for quenching over et stort antal galakser, " siger Manzoni. "Denne undersøgelse er baseret på et simpelt koncept, vi observerer: farvestørrelsesdiagrammet udvikler sig med rødforskydning, hvilket betyder, at galaksernes gennemsnitlige egenskaber ændrer sig med tiden."

For at nå frem til deres konklusion brugte Manzoni og kolleger en stikprøve på omkring 90, 000 galakser taget fra VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS) undersøgelse, nu offentligt tilgængelig, som blev observeret med et af de otte meter Very Large Telescope-instrumenter i Chile.

Manzoni sammenligner søgen efter at besvare sådanne kosmologiske spørgsmål med jagten på spor på et gerningssted. "At studere galaksernes udvikling ligner for mig arbejdet som en detektiv, " siger han. "Vi kan ikke ændre gerningsstedet, da vi ikke kan ændre universet eller flytte en galakse, som vi vil, men vi er nødt til at observere hver eneste lille detalje for at prøve at forstå, hvad der skete i de sidste 13 milliarder år af universets liv."