De meest massieve sterrenstelsels in onze buurt vormden hun sterren miljarden jaren geleden, vroeg in de geschiedenis van het heelal. Op de huidige dag, ze produceren heel weinig nieuwe sterren. Astronomen hebben lang geloofd dat dit komt omdat ze heel weinig gas bevatten - een belangrijk ingrediënt dat nodig is om sterren te produceren. Maar onze nieuwe studie, gepubliceerd in Natuurastronomie, daagt nu deze lang gekoesterde visie uit.

Door de extreme omgevingen van verre massieve sterrenstelsels te onderzoeken, we kunnen niet alleen leren over hun evolutie en de geschiedenis van het universum, maar vooral over de fundamentele processen die de vorming van sterren regelen. Aangezien sterren de meeste van de verschillende soorten atomen in ons lichaam en de wereld om ons heen produceren, begrijpen hoe ze zijn gevormd is essentieel als we willen weten waar we vandaan komen.

Sterrenstelsels bestaan ​​in twee hoofdtypen:schijf en elliptisch. schijf sterrenstelsels, inclusief de Melkweg, zijn plat en bevatten grote gasreservoirs die ze gebruiken om voortdurend sterren te vormen. Elliptische sterrenstelsels zijn enorm, rond en stopte al lang met het vormen van sterren. De meeste theorieën gaan ervan uit dat elliptische sterrenstelsels op een gegeven moment hun gasreservoirs verloren, waardoor de snelheid van stervorming daalde.

Ver licht

Ons team onderzocht of er andere manieren zijn om verre, elliptische sterrenstelsels zouden hun vermogen om sterren te vormen hebben verloren. De afstand tot sterrenstelsels wordt gemeten door hoe helder de sterren zijn, in lichtjaren (gedefinieerd als hoe lang het duurt voordat het licht ons bereikt in één jaar). Omdat het zo lang duurt voordat het licht van deze verre sterrenstelsels ons bereikt, we kunnen achterhalen dat ze voor ons verschijnen zoals ze 10 miljard jaar geleden waren.

Idealiter zouden we het gas in deze sterrenstelsels direct willen observeren, maar dit is buitengewoon uitdagend en zou meerdere uren observatie per melkwegstelsel vereisen - en we moeten naar duizenden sterrenstelsels kijken. In plaats daarvan, we kozen ervoor om stof te bestuderen. Stof (koud in plaats van heet) vertegenwoordigt slechts 1% van de interstellaire materie in een sterrenstelsel, maar het wordt overal gevonden waar koud gas is. Een sterrenstelsel dat veel stof bevat, bevat dus ook veel gas.

We gebruikten gegevens van de Cosmological Evolution Survey (COSMOS), die een groot deel van de hemel beslaat, waargenomen door de meeste grote telescopen, op aarde en in de ruimte. We gebruikten beelden van infrarood tot radiogolflengten van licht, waarmee we zowel de snelheid van stervorming als de koude stofmassa in sterrenstelsels kunnen meten.

Omdat de sterrenstelsels waarin we geïnteresseerd zijn zo ver weg zijn, het is onmogelijk om elk sterrenstelsel afzonderlijk te detecteren in de bestaande infrarood- of radiogegevens. In plaats daarvan, we combineerden het licht van 1, 000 sterrenstelsels en bepaald hoeveel gas ze gemiddeld bevatten en hoe snel ze sterren vormen.

Als resultaat, hebben we een spannende ontdekking gedaan. Ondanks de lage stervormingssnelheden, de elliptische sterrenstelsels bevatten verrassend veel gas:100 keer meer dan verwacht. Dit is in twee opzichten verrassend. Het daagt ons standaardbeeld van elliptische sterrenstelsels uit als "saaie" gasarme objecten. Maar het dwingt ons ook om de basisvisie van stervormingsprocessen te heroverwegen - we zijn er altijd van uitgegaan dat de aanwezigheid van koud gas tot stervorming moet leiden. Hier, we ontdekken dat elliptische sterrenstelsels veel minder efficiënt sterren vormen dan schijfstelsels in hetzelfde tijdperk.

Dus waarom is dat? Negen jaar geleden, Ik voorspelde deze mogelijkheid op basis van numerieke simulaties die ik had uitgevoerd als Ph.D. student. Ik ontdekte dat in schijfsterrenstelsels, de zwaartekracht van de sterren helpt het gas in te storten om nieuwe sterren te vormen. In tegenstelling tot, het gas in elliptische sterrenstelsels voelt een zwakkere aantrekkingskracht van de sterren en stort niet zo gemakkelijk in. Het is fascinerend dat de globale morfologie van een melkwegstelsel kan bepalen wat er op de kleinste schaal gebeurt.

De volgende stappen van ons onderzoek zullen gebruik maken van nieuwe simulaties en hopelijk directe observaties van het koude gas zelf met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), een observatorium in Chili, om ons begrip van het complexe samenspel tussen stervorming en morfologie van sterrenstelsels te verbeteren. Dit zal licht werpen op universele processen die uiteindelijk in elk sterrenstelsel plaatsvinden, inclusief onze eigen Melkweg.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.