Nasazení brzd na hvězdný baby boom

Dvě studie formování hvězd ve vzdálených klastrech galaxií ukazují na různé mechanismy zpomalení hvězdného baby boomu, který vládl v časném vesmíru.

Hvězdná formace vesmíru stále není v astronomii vyřešena. Teorie porodu dosáhla vrcholu asi před 10 miliardami let a od té doby klesá, ale není to lehké ověřit si pozorně. Dvě nové studie se blíže podívají na hvězdotvorné galaxie ve vzdálených, dávných klastrech, i když vyvolávají více otázek, než odpoví.

Jaké zastavení hvězdné formace v klastrech galaxií?

Když se spirální galaxie vrhne do klastru Norma, horký prokluzující plyn proudí pryč studený, potenciálně hvězdotvorný plyn.
NASA / ESA / CXC

Shluky galaxií jsou jedny z největších známých gravitačně vázaných struktur ve vesmíru. Skládají se ze stovek až tisíců galaxií prostupujících horkým plynem a temnou hmotou. Když se galaxie pohybují skrze své shluky, hustší plyn mezi galaxiemi je považován za stripující rozptýlenější molekulární plyn v galaxiích, čímž odstraňuje jejich palivo pro tvorbu hvězd a snižuje rychlost tvorby hvězd. Naopak, galaxie v poli, daleko od shluků, mají obvykle vyšší rychlost formace hvězd, protože nemají vnější síly, které by pracovaly na odstranění paliva.

Zdá se, že tento obrázek potvrzuje nedávná studie zveřejněná v 1. červenci Astrofyzikálního časopisu Letters . Masao Hayashi (Národní astronomická observatoř Japonska) a jeho kolegové použili Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) k pozorování galaktického seskupení 4, 4 miliardy let po Velkém třesku. Pozorování ALMA určila oblaky molekulárních plynů spojené se 17 galaxiemi bohatými na plyny a hvězdami vytvářejícími v klastru.

Galaxy cluster XMMXCS J2215.9 1738 pozorovaný u ALMA a Hubble Space Telescope. Galaxie bohaté na plyn detekované pomocí ALMA jsou zobrazeny červeně a označeny kruhy. Většina galaxií bohatých na plyn je umístěna ve vnější části, nikoli ve středu galaxie.
ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / Hayashi et al. / NASA / ESA Hubble

Všechny galaxie kromě několika jsou umístěny na vzdáleném okraji klastru, pravděpodobně proto, že jsou relativně nevhodné vůči prostředí klastru, takže nebyly nakresleny dostatečně blízko, aby nechte své zásobníky plynu svléknout. Pravděpodobně, jakmile padnou dále směrem ke středu shluku, ztratí toto palivo a tvorba hvězd se zastaví.

Záhadný výsledek

Astronomové pracující s průzkumem klastru Spitzer Adaptace červeného sledu klastrů (SpARCS) však našli záhadný výsledek: ve třech hvězdokupách, které existovaly, když byl vesmír pouhých 4 miliardy let, měly galaxie ve skutečnosti více materiálu vytvářejícího hvězdy než galaxie srovnatelné galaxie v terénu. Výsledek je publikován v Astrophysical Journal 20. června.

Ačkoli žádný z galaktických shluků zahrnutých ve studii, tento SpARCS cluster, zobrazený Hubbleem, leží v podobné vzdálenosti a praskne hvězdami.
NASA / ESA / JPL-Caltech

SpARCS je dosud největším průzkumem klastrů galaxií, které existovaly v našem vesmíru, když byl mladší než polovina současného věku. Allison Noble (MIT) a kolegové navázali na tři z těchto shluků, opět pomocí ALMA k detekci studeného plynu, který podporuje tvorbu hvězd. Shluky jsou jedny z nejhmotnějších známých v této vzdálenosti. Nobleův tým našel mraky molekulárních plynů spojené se sedmi galaxiemi a dvěma páry galaxií přes tři klastry.

Vědci porovnali rezervoár chladicího plynu každé galaxie s očekávanou rychlostí tvorby hvězd, odhadovanou na základě jeho celkové hmotnosti. Překvapivě tyto galaxie obsahovaly množství plynu ve srovnání s hvězdami, které tvořily, a ještě více ve srovnání s galaxiemi na poli.

Jak tedy tyto klastrové galaxie přišly svým přebytečným palivem a proč je nepoužívají k vytváření hvězd? Autoři spekulují, že něco o klastrovém prostředí může zabránit tomu, aby část frakce plynu vytvořila hvězdu. Alternativně by některé dosud neznámé aspekty shluků mohly odpovídat za různé rychlosti formování hvězd ve shlucích galaxií ve srovnání s galaxiemi v poli.

"I když současná studie neodpovídá na otázku, který fyzický proces je primárně zodpovědný za způsobení vyšších množství molekulárního plynu, poskytuje nejpřesnější měření toho, kolik molekulárního plynu existuje v galaxiích v klastrech v ranném vesmíru, " říká Vedoucí spolupráce SpARCS Gillian Wilson (University of California, Riverside).

Žádná studie neposkytuje žádné přesvědčivé odpovědi, ale obě tyto nové a zajímavé příspěvky přispívají k tomu, co víme o tom, jaké palivo je k dispozici pro tvorbu hvězd v klastrech v tomto okamžiku. Jak říká Hayashi: „Distribuce plynu je klíčem k pochopení vývoje galaxií.“