Hvorfor holder galakser op med at skabe stjerner? En enorm kollision i rummet giver nye spor

For seks milliarder år siden stødte to galakser sammen, og deres kombinerede kræfter slyngede en strøm af gas hundredtusindvis af lysår væk. Rapporteret i denne uge af et hold inklusive Pitt-astronomer, at det usædvanlige træk giver en ny mulig forklaring på, hvorfor galakser holder op med at danne stjerner.

"Et af de største spørgsmål inden for astronomi er, hvorfor de største galakser er døde," sagde David Setton, en sjetteårs ph.d. i fysik og astronomi. studerende på Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences. "Det, vi så, er, at hvis du tager to galakser og smadrer dem sammen, kan det faktisk rive gas ud af selve galaksen."

I den del af rummet, vi bebor, er de fleste store galakser for længst holdt op med at lave nye stjerner. Først for nylig er astronomer begyndt at kigge længere væk – og dermed længere tilbage i tiden – med værktøjerne til at finde nyligt døde galakser og finde ud af, hvordan de kom på den måde.

Den kolde gas, der smelter sammen og danner stjerner, kan undslippe galakser på flere måder, blæst væk af sorte huller eller supernovaer. Og der er en endnu enklere mulighed, at galakser simpelthen bliver stille, når de har brugt alle råmaterialerne til at skabe stjerner.

På udkig efter eksempler på galakser, der for nylig har lukket for stjernedannelse, brugte forskerholdet Sloan Digital Sky Survey, som har katalogiseret millioner af galakser med et teleskop ved Apache Point Observatory i New Mexico. Sammen med observationer fra det jordbaserede radioastronominetværk ALMA fandt forskerne en sådan "post-starburst"-galakse syv milliarder lysår væk, der stadig viste tegn på tilgængeligt stjernedannende brændstof. "Så vi havde brug for en forklaring," sagde Setton. "Hvis den har gas, hvorfor danner den så ikke stjerner?"

En anden passage med Hubble-rumteleskopet afslørede derefter den karakteristiske "hale" af gas, der strækker sig fra galaksen. Ud fra det træk var forskerne, ligesom retsmedicinere, der arbejdede gennem et teleskop, i stand til at rekonstruere galaksernes kollision og den enorme tyngdekraft, der rev stjerner fra hinanden og slyngede en strøm af gas over mere end to Mælkeveje lagt ende mod ende .

"Det var den rygende pistol," sagde Setton. "Vi blev alle så ramt af det. Man ser bare ikke så meget gas så langt væk fra galaksen."

Holdet, herunder Pitt Physics and Astronomy Associate Professor Rachel Bezanson og alun Margaret Verrico (A&S '21) sammen med kolleger ved Texas A&M University og flere andre institutioner, rapporterede deres resultater i Astrophysical Journal Letters den 30. august.

Sådan et ekstremt møde af galakser er sandsynligvis sjældent, sagde Setton, men fordi tyngdekraften trækker store objekter ind i tætte grupper, er en sådan begivenhed mere almindelig, end du måske forventer. "Der er alle disse store hulrum i rummet, men alle de største galakser lever i de rum, hvor alle de andre store galakser lever," sagde han. "Du forventer at se den slags store kollisioner en gang hvert 10. milliarder år eller deromkring for et så massivt system."

Settons rolle i projektet var at bestemme galaksens størrelse og form, og han opdagede, at bortset fra halen så galaksen efter fusionen overraskende normal ud. Når halen falmer om et par hundrede millioner år, kan den ligne enhver anden død galakse – hvilket yderligere tyder på, at processen kan være mere almindelig, end den ser ud til, noget holdet nu følger op med en anden undersøgelse.

Sammen med at give et fingerpeg om, hvordan universet blev, som det er, sagde Setton, at sådanne kollisioner afspejler en mulighed for fremtiden for vores egen galakse.

"Hvis du går og laver et mørkt sted og ser op på nattehimlen, kan du se Andromedagalaksen, som om fem milliarder år kan gøre præcis dette ved vores Mælkevej," sagde Setton. "Det hjælper med at besvare det grundlæggende spørgsmål om, hvad der vil ske med Mælkevejen i fremtiden." + Udforsk yderligere

ALMA er vidne til dødbringende stjerneslyngende tovtrækkeri mellem fusionerende galakser