science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Hoe schijfstelsels werken

Een Hubble-opname van het spiraalvormige schijfstelsel NGC3972. Astronomen hebben een nieuw model ontwikkeld om te verklaren waarom de stervormingssnelheid in bijna alle schijfstelsels, inclusief de Melkweg, is zo klein, en waarom het op dezelfde manier correleert met de gasmassa en bewegingen van een melkwegstelsel. Krediet:NASA/Hubble

Schijfstelsels zoals onze eigen Melkweg, gekenmerkt door een afgeplatte schijf van sterren en gas (vaak ook met een centrale uitstulping van materiaal) hebben een breed scala aan massa's, ruimtelijke omvang, en sterreninhoud. Niettemin alle schijfstelsels, zowel lokaal als in het verre heelal, delen een aantal opvallend vergelijkbare eigenschappen. Het meest opvallende is dat de stervormingssnelheid nauw correleert met het gasgehalte van de melkweg, de gasbewegingen (de "snelheidsdispersie"), en de dynamische levensduur (ruwweg de tijd die het melkwegstelsel nodig heeft om één keer te roteren). Bovendien, deze merkwaardig universele snelheid is opmerkelijk klein:slechts ongeveer één procent van het gas in schijfstelsels verandert in sterren op die tijdschaal, met veel van de activiteit geconcentreerd in de centrale regio's van de sterrenstelsels. De meeste eenvoudige modellen van stervorming voorspellen dat de zwaartekracht veel effectiever zou moeten zijn bij het vormen van sterren omdat het het gas in moleculaire wolken comprimeert. Waarnemingen geven aan dat zowel de correlaties als de inefficiëntie zich uitstrekken tot op de schaal van individuele moleculaire wolken.

CfA-astronomen Blakesley Burkhart en John Forbes en twee collega's hebben een nieuw uniform model voor schijven van sterrenstelsels ontwikkeld dat deze verschijnselen verklaart, en nog wat anderen. De wetenschappers laten zien dat de correlatie van de stervormingssnelheid met gasbeweging niet wordt veroorzaakt door deze bewegingen, maar eerder het resultaat is van het transport van materiaal binnen de melkweg, wat beide beïnvloedt. Het model handhaaft een toestand van gasevenwicht en marginale zwaartekrachtstabiliteit door in een melkwegstelsel het radiale transport van gas naar de kern en ook de turbulente feedback van stervorming op te nemen. Deze twee overwegingen zijn in principe relatief eenvoudig, maar leiden tot een dramatische verbetering van de overeenstemming tussen waarnemingen en theorie, bijvoorbeeld door uit te leggen hoe de uiteindelijke uitdoving van de stervorming gebeurt. Het nieuwe werk biedt ook een natuurlijke verklaring voor de kosmische tijdperken waarin sterrenstelsels uitstulpingen en schijven opbouwen.