Het begrijpen van de geschiedenis van stervorming in het heelal is een centraal thema in de moderne astronomie. Verschillende waarnemingen hebben aangetoond dat de activiteit van stervorming gedurende de 13,8 miljard-jarige geschiedenis van het heelal is veranderd. Het stellaire geboortecijfer piekte ongeveer 10 miljard jaar geleden, en is sindsdien gestaag gedaald. Echter, de oorzaak van het dalende stellaire geboortecijfer is nog steeds niet goed begrepen.

"Om te onderzoeken wat de stervormingsactiviteit onderdrukt, we hebben ons gericht op de omgeving rond de sterrenstelsels, " zei Masao Hayashi van het National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ).

Hayashi en zijn collega's observeerden met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) de cluster van sterrenstelsels XMMXCS J2215.9-1738 op een afstand van 9,4 miljard lichtjaar. Omdat het licht van verre objecten tijd nodig heeft om ons te bereiken, het observeren van verre sterrenstelsels laat ons zien hoe het heelal eruit zag toen het licht werd uitgezonden. In dit geval, het licht van XMMXCS J2215.9-1738 werd 9,4 miljard jaar geleden uitgezonden, dat is rond de tijd dat het stellaire geboortecijfer een hoogtepunt bereikte. In feite, eerdere waarnemingen met de Subaru-telescoop van NAOJ onthulden dat veel van de sterrenstelsels in de cluster actief sterren vormen.

ALMA ontdekte radiosignalen die werden uitgezonden door koolmonoxidegas in 17 van de sterrenstelsels in de cluster. Dit is een recordaantal voor de detectie van gasrijke sterrenstelsels op zo'n afstand. interessant, de met ALMA gedetecteerde gasrijke sterrenstelsels bevinden zich in de richting van het buitenste deel van de cluster van sterrenstelsels, niet in het centrum. Dit is de eerste keer dat een dergelijke locatiedifferentiatie is gevonden in een cluster van sterrenstelsels op 10 miljard lichtjaar afstand.

Het team gaat ervan uit dat de met ALMA gedetecteerde gasrijke sterrenstelsels zich in een tussenstap bevinden in het proces om lid te worden van de cluster. Terwijl nieuwe sterrenstelsels door het hete gas gaan dat de cluster vult, koud gas in de sterrenstelsels wordt weggestript door het hete gas. Actieve stervorming verbruikt het weinige gas dat in de sterrenstelsels overleeft. Als het koude gas dat nodig is om sterren te maken opraakt, stervorming stopt.

Werkelijk, er zijn enkele sterrenstelsels met actieve stervorming in het centrale deel van de cluster. Het team suggereert dat ze nogal geëvolueerd zijn, oude leden van de cluster die het laatste van hun gas verbruiken om sterren te vormen.

"Recente observationele en theoretische studies tonen aan dat de distributie van gas de sleutel is tot het begrijpen van de evolutie van sterrenstelsels, " legt Hayashi uit. "Onze waarnemingen leveren robuuste statistieken op die aantonen dat een aantal gasrijke sterrenstelsels zich in het buitenste deel van een cluster van sterrenstelsels bevinden. Met dit resultaat hebben we een toekomstig pad geopend voor het onthullen van het evolutionaire proces van sterrenstelsels in clusters van sterrenstelsels."

Deze observatieresultaten werden gepubliceerd als Hayashi et al. "Evolutionaire fasen van gasrijke sterrenstelsels in een cluster van sterrenstelsels op z =1,46" in de Astrofysische journaalbrieven in mei 2017.