Een team onder leiding van het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) heeft de meest nauwkeurige manier gevonden om ooit de snelheid te meten waarmee sterren in sterrenstelsels worden gevormd met behulp van hun radio-emissie op een frequentiebereik van 1-10 Gigahertz.

Bijna al het licht dat we in het heelal zien, is afkomstig van sterren die zich vormen in dichte gaswolken in het interstellaire medium. De snelheid waarmee ze zich vormen (aangeduid als de stervormingssnelheid, of SFR) hangt af van de gasreserves in de sterrenstelsels en de fysieke omstandigheden in het interstellaire medium, die variëren naarmate de sterren zelf evolueren. Het meten van de stervormingssnelheid is daarom essentieel om de vorming en evolutie van sterrenstelsels te begrijpen.

Tot nu, een verscheidenheid aan waarnemingen op verschillende golflengten zijn uitgevoerd om de SFR te berekenen, elk met zijn voor- en nadelen. Als de meest gebruikte SFR-tracers, de zichtbare en de ultraviolette emissie kan gedeeltelijk worden geabsorbeerd door interstellair stof. Dit heeft geleid tot het gebruik van hybride tracers, die twee of meer verschillende emissies combineren, inclusief de infrarood, die kan helpen om deze stofopname te corrigeren. Echter, het gebruik van deze tracers is vaak onzeker omdat andere bronnen of mechanismen die niet gerelateerd zijn aan de vorming van massieve sterren kunnen ingrijpen en tot verwarring kunnen leiden.

Nutsvoorzieningen, een internationaal onderzoeksteam onder leiding van de IAC-astrofysicus Fatemeh Tabatabaei heeft een gedetailleerde analyse gemaakt van de spectrale energieverdeling van een monster van sterrenstelsels, en heeft kunnen meten, Voor de eerste keer, de energie die ze uitzenden binnen het frequentiebereik van 1-10 Gigahertz, die kan worden gebruikt om hun stervormingssnelheden te kennen. "We hebben gebruikt", legt deze onderzoeker uit, "de radio-emissie omdat, in eerdere onderzoeken, een nauwe correlatie werd gedetecteerd tussen de radio en de infraroodemissie, die een bereik van meer dan vier ordes van grootte bestrijken". Om deze correlatie te verklaren, er waren meer gedetailleerde studies nodig om inzicht te krijgen in de energiebronnen en processen die de radiostraling produceren die in de sterrenstelsels wordt waargenomen.

"We hebben binnen de onderzoeksgroep besloten om onderzoek te doen naar sterrenstelsels van het KINGFISH-monster (Key Insights on Near Galaxies:a Far-Infrared Survey with Herschel) op een reeks radiofrequenties", herinnert Eva Schinnerer van het Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg, Duitsland. Het uiteindelijke monster bestaat uit 52 sterrenstelsels met zeer uiteenlopende eigenschappen. "Als een enkel gerecht, de 100-m Effelsberg-telescoop met zijn hoge gevoeligheid is het ideale instrument om betrouwbare radiofluxen van zwakke uitgestrekte objecten zoals sterrenstelsels te ontvangen", legt Marita Krause van het Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn uit, Duitsland, die de leiding had over de radiowaarnemingen van die sterrenstelsels met de Effelsberg-radiotelescoop. "We noemden het het KINGFISHER-project, wat betekent dat KINGFISH-sterrenstelsels uitzenden in radio."

De resultaten van dit project, vandaag gepubliceerd in Het astrofysische tijdschrift , laten zien dat de gebruikte radiostraling van 1-10 Gigahertz om verschillende redenen een ideale tracer voor stervorming is. Ten eerste, het interstellaire stof verzwakt of absorbeert geen straling bij deze frequenties; ten tweede, het wordt uitgezonden door massieve sterren tijdens verschillende fasen van hun vorming, van jonge stellaire objecten tot HII-gebieden (zones van geïoniseerd gas) en supernovaresten, en tenslotte, het is niet nodig om het te combineren met een andere tracer. Om deze redenen, metingen in het gekozen bereik zijn een meer rigoureuze manier om de vormingssnelheid van massieve sterren te schatten dan de traditioneel gebruikte tracers.

Deze studie verduidelijkt ook de aard van de feedbackprocessen die optreden als gevolg van stervormingsactiviteit, die de sleutel zijn in de evolutie van sterrenstelsels. "Door de oorsprong van het radiocontinuüm te onderscheiden, we zouden kunnen concluderen dat de kosmische stralingselektronen (een onderdeel van het interstellaire medium) jonger en energieker zijn in sterrenstelsels met hogere stervormingssnelheden, die krachtige winden en uitstromen kunnen veroorzaken en belangrijke gevolgen hebben bij het reguleren van stervorming", legt Fatemeh Tabatabaei uit.