Hvordan stjernefremstilling forurener kosmos

Galakser forurener det miljø, de eksisterer i, forskere har fundet.

Et hold af astronomer ledet af Alex Cameron og Deanne Fisher fra ARC Center of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (ASTRO 3D) brugte et nyt billeddannelsessystem på WM Keck Observatory på Hawaii for at bekræfte, at det, der flyder ind i en galakse, er meget renere end hvad der flyder ud.

Forskningen er offentliggjort i dag i The Astrophysical Journal .

"Enorme skyer af gas trækkes ind i galakser og bruges i processen med at lave stjerner, " sagde co-lead forfatter Deanne Fisher, lektor ved Center for Astrophysics and Supercomputing ved Swinburne University i Australien.

"På vej ind er den lavet af brint og helium. Ved at bruge et nyt udstyr kaldet Keck Cosmic Web Imager, vi var i stand til at bekræfte, at stjerner lavet af denne friske gas til sidst driver en enorm mængde materiale tilbage ud af systemet, hovedsageligt gennem supernovaer.

"Men det her er ikke længere pænt og rent - det indeholder mange andre elementer, inklusive ilt, kulstof, og jern."

Processen med atomer, der flyder ind i galakser - kendt som 'tilvækst' - og deres eventuelle uddrivelse - kendt som 'udstrømninger' - er en vigtig mekanisme, der styrer væksten, masse og størrelse af galakser.

Indtil nu, imidlertid, sammensætningen af ​​de indadgående og udadgående strømme kunne man kun gisne om. Denne forskning er første gang, den fulde cyklus er blevet bekræftet i en anden galakse end Mælkevejen.

For at gøre deres resultater, forskerne fokuserede på en galakse kaldet Mrk 1486, som ligger omkring 500 millioner lysår fra Solen og gennemgår en periode med meget hurtig stjernedannelse.

"Vi fandt ud af, at der er en meget klar struktur for, hvordan gasserne kommer ind og ud, " forklarede Dr. Alex Cameron, som for nylig er flyttet fra University of Melbourne i Australien til UK's University of Oxford.

"Forestil dig, at galaksen er en snurrende frisbee. Gassen kommer relativt uforurenet ind fra kosmos udenfor, rundt i omkredsen, og derefter kondenserer for at danne nye stjerner. Når disse stjerner senere eksploderer, de skubber anden gas ud - som nu indeholder disse andre elementer - gennem toppen og bunden."

Grundstofferne - der omfatter mere end halvdelen af ​​det periodiske system - er smedet dybt inde i stjernernes kerne gennem kernefusion. Når stjernerne kollapser eller går i nova, bliver resultaterne slynget ind i universet – hvor de udgør en del af matrixen, hvorfra nyere stjerner, planeter, asteroider og, i mindst ét ​​tilfælde, livet dukker op.

Mrk 1486 var den perfekte kandidat til observation, fordi den ligger "kanten på" til Jorden, hvilket betyder, at den udstrømmende gas let kunne ses, og dens sammensætning målt. De fleste galakser sidder i akavede vinkler til denne type forskning.

"Dette arbejde er vigtigt for astronomer, fordi vi for første gang har været i stand til at sætte grænser for de kræfter, der i høj grad påvirker, hvordan galakser laver stjerner, " tilføjede professor Fisher.

"Det tager os et skridt tættere på at forstå, hvordan og hvorfor galakser ser ud, som de gør - og hvor længe de vil vare."

Andre forskere, der bidrager til arbejdet, er baseret på University of Texas i Austin, University of Maryland ved College Park, og University of California i San Diego – alle i USA – plus Universidad de Concepcion i Chile.