Kosmisk stråle påvirker stjernedannelsen i galakser

Udløsningen af ​​stjernedannelse, og også dens slukning, er reguleret af unge massive stjerner i galakser, som injicerer energi og momentum i det interstellare medium. Feedback fra de supermassive sorte huller ved galaksernes kerner spiller en tilsvarende vigtig rolle. Disse processer driver de massive gasudstrømninger observeret i galakser, for eksempel. Men detaljerne, herunder hvordan de fungerer, og de relative roller af de forskellige feedbackprocesser diskuteres aktivt. Især kosmiske stråler accelereres i stærke stød dannet af supernovaeksplosioner og stjernevinde (begge aspekter af stjernedannelse), og generere et betydeligt tryk i det interstellare medium. De spiller en central rolle i reguleringen af ​​den termiske balance i tætte molekylære skyer, hvor de fleste stjerner dannes og kan spille en vigtig rolle i reguleringen af ​​stjernedannelse, driver galaktiske vinde, og endda ved at bestemme karakteren af ​​det intergalaktiske medium. Astronomer mener, at en nøgleegenskab, der begrænser kosmisk strålepåvirkning, er evnen til at forplante sig ud af de steder, hvor de produceres, ind i det interstellare medium og ud over disken, men detaljerne er ikke særlig godt forstået.

CfA-astronomen Vadim Semenov og to samarbejdspartnere brugte computersimuleringer til at udforske, hvordan en sådan variation af kosmisk stråleudbredelse kan påvirke stjernedannelsen i galakser, motiveret af nylige observationer af gammastråleemission fra nærliggende kilder til kosmiske stråler, herunder stjernehobe og supernova-rester. Observationerne undersøger udbredelsen af ​​kosmiske stråler, fordi en betydelig brøkdel af gammastråleemission menes at blive produceret, når kosmiske stråler interagerer med interstellar gas. De observerede gammastrålestrømme tyder på, at kosmisk stråleudbredelse nær sådanne kilder lokalt kan undertrykkes af en væsentlig faktor, op til flere størrelsesordener. Teoretiske værker tyder på, at en sådan undertrykkelse kan skyldes ikke-lineære interaktioner af kosmiske stråler med magnetiske felter og turbulens.

Forskerne brugte simuleringerne til at undersøge virkningerne af at undertrykke transporten af ​​kosmiske stråler nær kilderne. De opdager, at undertrykkelse forårsager en lokal trykopbygning og producerer stærke trykgradienter, der forhindrer dannelsen af ​​de massive klumper af molekylær gas, der danner nye stjerner, kvalitativt ændre den globale fordeling af stjernedannelse, især i massive, gasrige galakser, som er tilbøjelige til klumpdannelse. De konkluderer, at denne kosmiske stråleeffekt regulerer udviklingen af ​​strukturen af ​​galaksens skive og er et vigtigt supplement til de andre processer, der er aktive i at forme galaksen.