De steigers die de grootschalige structuur van het universum bevatten, vormen sterrenstelsels, donkere materie en gas (waaruit sterren worden gevormd), georganiseerd in complexe netwerken die bekend staan ​​als het kosmische web. Dit netwerk omvat dichte gebieden die bekend staan ​​als clusters van sterrenstelsels en groepen die met elkaar zijn verweven door draadachtige structuren die bekend staan ​​als filamenten. Deze filamenten vormen de ruggengraat van het kosmische web en herbergen een groot deel van de massa in het universum, evenals plaatsen van stervormingsactiviteit.

Hoewel er voldoende bewijs is dat omgevingen de evolutie van sterrenstelsels vormgeven en sturen, het is niet duidelijk hoe sterrenstelsels zich gedragen in de grotere, globaal kosmisch web en in het bijzonder in de meer uitgebreide omgeving van filamenten.

In een gezamenlijke samenwerking tussen het California Institute of Technology en de University of California, rivieroever, astronomen hebben uitgebreid onderzoek gedaan naar de eigenschappen van sterrenstelsels in filamenten die op verschillende tijdstippen tijdens de ouderdom van het heelal zijn gevormd.

In een zojuist gepubliceerd artikel, astronomen gebruikten een steekproef van 40, 000 sterrenstelsels in het COSMOS-veld, een groot en aaneengesloten stuk lucht met voldoende diepgang om naar sterrenstelsels ver weg te kijken, en met nauwkeurige afstandsmetingen tot individuele sterrenstelsels. Het grote gebied dat door COSMOS wordt bestreken, maakte bemonsteringsvolumes van verschillende dichtheden binnen het kosmische web mogelijk.

Met behulp van technieken die zijn ontwikkeld om de grootschalige structuren te identificeren, ze catalogiseerden het kosmische web naar zijn componenten:clusters, filamenten, en schaarse gebieden zonder enig object, zich uitstrekkend in het heelal zoals het 8 miljard jaar geleden was. De sterrenstelsels werden vervolgens verdeeld in sterrenstelsels die centraal staan ​​in hun lokale omgeving (het zwaartepunt) en sterrenstelsels die rondzwerven in hun gastheeromgeving (satellieten).

"Wat deze studie uniek maakt, is de observatie van duizenden sterrenstelsels in verschillende filamenten die een aanzienlijk deel van de leeftijd van het heelal beslaan", zegt Behnam Darvish, een postdoctoraal wetenschapper bij Caltech, die de hoofdauteur van het artikel is. "Als we kijken naar het verre heelal, we kijken terug in de tijd naar toen het kosmische web en de filamenten jonger waren en nog niet volledig waren geëvolueerd en daarom, zou de gezamenlijke evolutie van de grootschalige structuren en sterrenstelsels die ermee verbonden zijn kunnen bestuderen."

De onderzoekers maten de stervormingsactiviteit in sterrenstelsels in verschillende omgevingen.

"Het was geruststellend toen we ontdekten dat de gemiddelde stervormingsactiviteit afnam van de dunbevolkte gebieden van het kosmische web naar lichtbevolkte filamenten en dichte clusters, " zei Bahram Mobasher, hoogleraar natuurkunde en astronomie aan de Universiteit van Californië, Rivieroever. "Echter, de verrassende bevinding was dat de daling vooral steil was voor satellietstelsels."

Hij benadrukte:"De onvermijdelijke conclusie hieruit was dat de meeste satellietstelsels relatief snel stoppen met het vormen van sterren gedurende de laatste 5 miljard jaar als ze via de filamenten naar dichte omgevingen van clusters vallen, terwijl dit proces veel langzamer gaat voor centrale sterrenstelsels."

De snelle stopzetting van stervorming die wordt ervaren door satellietstelsels kan worden verklaard door "ram-drukstripping, " wat verlies is van stervormend gas in een melkwegstelsel terwijl het beweegt in een dichtere omgeving, zoals een cluster.

"Vergeleken met de centrale sterrenstelsels, het is de kleinere zwaartekracht van de satellietstelsels die wordt geproduceerd door hun kleinere massa, dat resulteert in een efficiënter gasverlies en dus een vertraging in de activiteit van stervorming ten opzichte van de meer massieve centrale sterrenstelsels", zei Chris Martin, een professor in de astronomie aan Caltech.

Dit onderzoek diende als een pilotstudie voor toekomstige grootschalige en relatief diepe onderzoeken, die zal turen in zwakkere en jongere sterrenstelsels in het heelal, zoals LSST, Euclides, en EERSTE.

Het onderzoek is gepubliceerd in Astrofysisch tijdschrift .