De internationale Spitzer Adaptation of the Red-sequence Cluster Survey (SpARCS)-samenwerking, gebaseerd op de Universiteit van Californië, Riverside heeft waarnemingen van verschillende van 's werelds krachtigste telescopen gecombineerd om een ​​van de grootste studies tot nu toe uit te voeren van moleculair gas - de grondstof die de stervorming in het heelal voedt - in drie van de meest afgelegen clusters van sterrenstelsels die ooit zijn gevonden, gedetecteerd zoals ze verschenen toen het universum slechts vier miljard jaar oud was.

Resultaten zijn onlangs gepubliceerd in De astrofysische journaalbrieven . Allison Nobel, een postdoctoraal onderzoeker aan het Massachusetts Institute of Technology, leidde dit nieuwste onderzoek vanuit de SpARCS-samenwerking.

Clusters zijn zeldzame gebieden van het heelal die bestaan ​​uit kleine groepen van honderden sterrenstelsels met biljoenen sterren, evenals heet gas en mysterieuze donkere materie. Eerst, het onderzoeksteam gebruikte spectroscopische waarnemingen van het W. M. Keck Observatory op Mauna Kea, Hawaii, en de Very Large Telescope in Chili die bevestigde dat 11 sterrenstelsels stervormende leden waren van de drie massieve clusters. Volgende, de onderzoekers namen foto's door meerdere filters van NASA's Hubble Space Telescope, die een verrassende diversiteit in het uiterlijk van de sterrenstelsels onthulde, waarbij sommige sterrenstelsels al grote schijven met spiraalarmen hebben gevormd.

Een van de telescopen die de SpARCS-wetenschappers gebruikten, is de uiterst gevoelige Atacama Large Millimeter Array (ALMA)-telescoop die in staat is om rechtstreeks radiogolven te detecteren die worden uitgezonden door het moleculaire gas dat wordt aangetroffen in sterrenstelsels in het vroege heelal. Dankzij ALMA-waarnemingen konden de wetenschappers de hoeveelheid moleculair gas in elk sterrenstelsel bepalen. en leverde de beste meting tot nu toe van hoeveel brandstof er beschikbaar was om sterren te vormen.

De onderzoekers vergeleken de eigenschappen van sterrenstelsels in deze clusters met de eigenschappen van "veldsterrenstelsels" (sterrenstelsels die voorkomen in meer typische omgevingen met minder naaste buren). Tot hun verbazing, ze ontdekten dat clusterstelsels grotere hoeveelheden moleculair gas bevatten in verhouding tot het aantal sterren in het sterrenstelsel, vergeleken met veldsterrenstelsels. De bevinding verbaasde het team omdat het al lang bekend is dat wanneer een sterrenstelsel in een cluster valt, interacties met andere clusterstelsels en heet gas versnellen de afsluiting van zijn stervorming ten opzichte van die van een soortgelijk veldstelsel (het proces staat bekend als milieu blussen ).

"Dit is zeker een intrigerend resultaat, " zei Gillian Wilson, een professor in natuurkunde en astronomie aan UC Riverside en de leider van de SpARCS-samenwerking. "Als clusterstelsels meer brandstof tot hun beschikking hebben, je zou verwachten dat ze meer sterren vormen dan veldsterrenstelsels, en toch zijn ze dat niet."

Edele, een SpARCS-medewerker en de leider van het onderzoek, suggereert verschillende mogelijke verklaringen:het is mogelijk dat iets over in de hitte zijn, harde clusteromgeving omringd door vele naburige sterrenstelsels verstoort het moleculaire gas in clusterstelsels zodat een kleinere fractie van dat gas actief sterren vormt. Alternatief, is het mogelijk dat een milieuproces, zoals verhoogde samensmeltingsactiviteit in clusterstelsels, resulteert in de waargenomen verschillen tussen de cluster- en veldmelkwegpopulaties.

"Hoewel de huidige studie geen antwoord geeft op de vraag welk fysiek proces primair verantwoordelijk is voor het veroorzaken van de grotere hoeveelheden moleculair gas, het biedt de meest nauwkeurige meting tot nu toe van hoeveel moleculair gas er bestaat in sterrenstelsels in clusters in het vroege heelal, ' zei Wilson.

Het SpARCS-team heeft nieuwe technieken ontwikkeld met behulp van infraroodobservaties van NASA's Spitzer Space Telescope om honderden voorheen onontdekte clusters van sterrenstelsels in het vroege heelal te identificeren. In de toekomst, ze zijn van plan een grotere steekproef van clusters te bestuderen. Het team heeft onlangs extra tijd gekregen op ALMA, het W.M. Keck-observatorium, en de Hubble-ruimtetelescoop om te blijven onderzoeken hoe de buurt waarin een sterrenstelsel leeft, bepaalt hoe lang het sterren kan vormen.