science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Op kosmische middag, gezwollen sterrenstelsels maken sterren langer

Een ensemble van vijfentwintig schijfsterrenstelsels. Het beeld aan de linkerkant toont licht uitgezonden in de H-alpha-lijn van interstellair gas als gevolg van aanhoudende stervorming, terwijl de panelen aan de rechterkant het optische licht laten zien dat wordt uitgestraald door een mix van jonge (blauwere) en oude (rodere) sterren. Elk sterrenstelsel kan van opzij gedraaid worden gezien onder zijn gezichtsveld. Krediet:TNG-samenwerking

Massieve sterrenstelsels met extra grote verlengde "gezwollen" schijven produceerden langer sterren dan hun compactere neven, nieuwe modellering onthult.

In een paper gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift , onderzoekers onder leiding van Dr. Anshu Gupta en universitair hoofddocent Kim-Vy Tran van het Australische ARC Centre of Excellence in All Sky Astrophysics in Three Dimensions (ASTRO 3-D), laten zien dat de enorme omvang van een sterrenstelsel van invloed is op het moment waarop het stopt met het maken van nieuwe sterren.

"Er is een periode in het leven van het universum die bekend staat als de 'kosmische middag, " die ongeveer 10 miljard jaar geleden plaatsvond, "zei Dr. Gupta.

"Dat was toen stervorming in massieve sterrenstelsels op zijn hoogtepunt was. Daarna, gas in de meeste van deze sterrenstelsels werd heet - deels vanwege de zwarte gaten in het midden ervan - en ze stopten met het vormen van sterren. In sterrenstelsels die echt zijn, echt uitgerekt, echter, we ontdekten dat dingen niet zo warm werden en dat de zwarte gaten niet zo'n grote invloed uitoefenden, dus sterren werden steeds over een langere periode gemaakt."

Dr. Gupta en Dr. Tran, beiden zijn gevestigd aan de Universiteit van NSW, Sydney, ontdekten dat ze het einde van de stervorming konden voorspellen op basis van de grootte van de schijf van een melkwegstelsel - de platte, cirkelvormig gebied rond het centrum, bestaande uit sterren, waterstofgas en stof.

"Waar de sterren in de schijf wijd verspreid zijn - je zou het 'gezwollen' kunnen noemen - blijft het gas koeler, dus blijft samensmelten onder de zwaartekracht en vormt nieuwe sterren, "zei Dr. Gupta.

"In sterrenstelsels met meer compact disks, het gas warmt vrij snel op en is al snel te energiek om samen te pureren, dus de vorming van sterren eindigt net na de kosmische middag. Gezwollen schijven gaan veel langer mee, zeg maar voor zover kosmische afternoon tea."

Om hun bevindingen te doen, de onderzoekers, met collega's uit Melbourne, Duitsland, Mexico en de Verenigde Staten, gebruikte kosmologische simulaties van de vorming van sterrenstelsels van een internationale samenwerking die bekend staat als het IllustrisTNG-project.

Een grafiek die laat zien hoe uitgestrekte of 'gezwollen' sterrenstelsels sterren tot in de kosmische middag blijven maken dan compacte sterrenstelsels. Krediet:Anshu Gupta

Dit werd geïntegreerd met diepe waarnemingen van een door Australië geleid project dat bekend staat als de Multi-Object Spectroscopic Emission Line (MOSEL) Survey.

"De IllustrisTNG-simulaties vergden miljoenen uren supercomputertijd, " zei dr. Tran.

"En het MOSEL-onderzoek heeft zowel het WM Keck Observatory in Hawai'i als de Hubble Space Telescope nodig.

"De resultaten betekenen dat we voor het eerst een verband hebben kunnen leggen tussen schijfgrootte en het maken van sterren. Dus nu kunnen astronomen naar elk sterrenstelsel in het universum kijken en nauwkeurig voorspellen wanneer het stopt met het maken van sterren - net na de lunch, of later in de kosmische middag."

De melkweg, overigens, is een enorm sterrenstelsel dat nog steeds sterren maakt. Dat komt omdat het een soort kosmische laatkomer was. Toen de kosmische middag aanbrak, was het erg klein - met slechts een tiende van de stermassa die het vandaag herbergt - en bereikte het pas veel 'massieve' status, veel later.

Als resultaat, het gas en het stof erin zijn nog niet voldoende opgewarmd om het stervormingsproces te blussen.

Het is niet, echter, een uitgestrekt gezwollen sterrenstelsel, dus het zal doven, relatief gezien, liever nu dan nooit.

"Kosmische middag was lang geleden, " zei Dr. Gupta. "Ik zou zeggen dat het universum inmiddels kosmische avond heeft bereikt. Het is nog geen nacht, maar dingen zijn zeker vertraagd."