Dlaczego galaktyki przestają tworzyć gwiazdy?

Gromady galaktyk są rzadkimi obszarami Wszechświata składającymi się z setek galaktyk zawierających tryliony gwiazd, gorący gaz oraz ciemną materię.

Od dawna wiadomo, że gdy galaktyka opada do gromady, formowanie się gwiazd zostaje dość gwałtownie odcięte w procesie znanym jako gaszenie. To, co powoduje, że gwiazdy gasną, nadal pozostaje tajemnicą, pomimo kilku wiarygodnych wyjaśnień zaproponowanych przez astronomów.

Nowe badania przeprowadzone przez międzynarodowy zespół astronomów, pod kierownictwem Ryana Foltza, dokonały najlepszego jak dotąd pomiaru wygaszana w skali czasowej, mierząc jego zmienność na przestrzeni 70% historii Wszechświata. Badanie ujawniło jednak proces prawdopodobnie odpowiedzialny za wyłączanie formowania się gwiazd w gromadach.

Wiadomo, że każda galaktyka wchodząca w skład gromady przynosi ze sobą trochę zimnego gazu, który jeszcze nie uformował gwiazd. Jedno z możliwych wyjaśnień sugeruje, że zanim zimny gaz przekształci się w gwiazdy, zostaje z dala od galaktyki „odpędzony” przez gorący, gęsty gaz już w gromadzie, powodując zaprzestanie tworzenia gwiazd.

Inna możliwość jest taka, że zamiast tego galaktyki są „zduszone”, co oznacza, że przestają tworzyć gwiazdy, ponieważ ich rezerwuary przestają być uzupełniane dodatkowym zimnym gazem, gdy wpadną do wnętrza gromady. Przewiduje się, że będzie to proces wolniejszy, niż odpędzanie.

Trzecia możliwość polega na tym, że energia z procesu formowania się gwiazd odrzuca większość zimnego gazowego paliwa z galaktyki, zapobiegając tworzeniu się tych nowych. Oczekuje się, że scenariusz „wypływu” nastąpi w szybszym czasie, niż odpędzanie, ponieważ gaz z galaktyki jest tracony na zawsze i przestaje być dostępny do formowania nowych gwiazd.

Ponieważ wszystkie trzy procesy przewidują, że galaktyki zgasną w różnych relatywnych ramach czasowych w historii Wszechświata, astronomowie postulowali, że gdyby mogli porównać liczbę wygaszonych galaktyk obserwowanych w długim okresie czasu, dominujący proces powodujący wygaszanie łatwiej stałby się widoczny.

Jednak, do niedawna bardzo trudno było znaleźć odległe gromady, a jeszcze trudniej zmierzyć właściwości ich galaktyk. Międzynarodowy przegląd Spitzer Adaptation of the Red-sequence Cluster Survey (SpARCS), wykonał pomiar ponad 70% historii Wszechświata, zrealizowany dzięki pionierskim nowym technologiom wykrywania gromad, które umożliwiły odkrycie setek nowych gromad w odległym Wszechświecie.

Wykorzystując niektóre z nowo odkrytych przez SpARCS gromad w badaniu, wykazano, że galaktyce zajmuje znacznie więcej czasu zaprzestanie tworzenia gwiazd, gdy Wszechświat się starzeje. Gdy był młody (4 mld lat) trwało to zaledwie 1,1 mld lat, gdy był w wieku średnim (6 mld lat) proces ten trwał 1,3 mld lat a w obecnym Wszechświecie trwa to już 5 mld lat.

Aby wykonać ten najnowszy pomiar, zespołowi SpARCS potrzebnych było 10 nocy obserwacji za pomocą teleskopów Kecka oraz 25 nocy na bliźniaczych teleskopach Gemini.

Zespół otrzymał dodatkowe noce obserwacyjne oraz wsparcie finansowe, aby zbadać, w jaki sposób formowanie się gwiazd zatrzymuje się w galaktykach o bardziej regularnych masach, oraz aby analizować wysokiej rozdzielczości obrazy wygaszanych galaktyk.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
University of California

Dodaj komentarz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.