Sterrenstelsels zoals onze eigen Melkweg zijn fabrieken die de zwaartekracht gebruiken om nieuwe sterren te maken uit moleculair waterstofgas.

"De Melkweg verandert elk jaar gas in sterren met een gemiddelde van de massa van de zon, " zei Gregory Rudnick, hoogleraar natuurkunde en sterrenkunde aan de Universiteit van Kansas. "De melkweg is gevuld met gas, en we krijgen constant nieuw gas van buiten de melkweg. Dit gas valt onder de zwaartekracht in de melkweg, wordt gevormd tot sterren - en een deel van het gas wordt terug uit de melkweg geblazen."

Maar sommige sterrenstelsels hebben dit proces van stervorming gestopt, en astronomen hebben het moeilijk gehad om uit te leggen waarom.

"We zien veel sterrenstelsels die geen sterren vormen, " zei Rudnick. "Om welke reden dan ook, ze bevatten niet veel gas, dus ze kunnen geen nieuwe sterren maken. De grote vraag is waarom. Waarom sluiten sommige sterrenstelsels af? Als ze afsluiten, ze blijven achter met de sterren die ze al hebben, maar ze maken geen nieuwe."

Een sleutel tot het oplossen van deze puzzel kan een vreemde nieuwe klasse van sterrenstelsels zijn, ongeveer 6 miljard lichtjaar van de aarde verwijderd, die bezig zijn met gewelddadige uitstoot van hun eigen gas. Nutsvoorzieningen, Rudnick heeft samengewerkt met wetenschappers uit de hele VS in het kader van een nieuwe subsidie ​​van de National Science Foundation om deze sterrenstelsels te bestuderen om erachter te komen waarom sommige sterrenstelsels niet langer het gas hebben dat nodig is om nieuwe sterren te vormen.

Een deel van het proces is het ter discussie stellen van recente conventionele ideeën over het stoppen van stervorming.

"Een van de manieren waarop mensen zijn gekomen om stervorming in een melkwegstelsel te stoppen, is door het gas explosief te verwijderen via een actieve galactische kern, " zei Rudnick. "Elk sterrenstelsel, inclusief die van ons, heeft een superzwaar zwart gat in het midden. Als gas in het zwarte gat valt, vlak voordat het het zwarte gat raakt, het wordt superheet, en de energie die het afgeeft, kan de rest van het gas uit de melkweg blazen. Mensen houden van dit idee omdat het een mechanisme is dat energiek genoeg is om al het gas uit de melkweg te verdrijven."

Echter, in 2007 ontdekte een team van astronomen een reeks "zelfdovende" sterrenstelsels die de stervorming door een ander mechanisme hebben stopgezet. Rudnick voegde zich vervolgens bij dit team, die heeft geleid tot een meerjarig onderzoek naar deze objecten.

"Ons onderzoek heeft dit soort melkwegstelsel gevonden waar gas met duizenden kilometers per seconde uit wordt geblazen - dat is meer dan 3, 500 keer sneller dan een straalvliegtuig, maar er is absoluut geen bewijs dat er gas in een zwart gat valt, " zei de KU-onderzoeker. "Dus, de vraag is of dat zwarte-gatproces nodig is of dat er andere manieren zijn om het te doen. Jij realiseert, 'Wacht even, het universum is niet zo eenvoudig.' Dit zou ons echt nieuwe en coole dingen kunnen vertellen over hoe sterrenstelsels evolueren."

Met betere beelden van de sterrenstelsels van de Hubble Space Telescope, Rudnick en zijn medewerkers realiseerden zich dat gas uit de sterrenstelsels kon worden verdreven, puur door het geconcentreerde licht van de sterren in de sterrenstelsels, zonder dat er extra energie nodig is van gas dat op het zwarte gat valt.

"Met HST, deze vage stippen die we eerder vanuit onze telescopen op de grond zagen, vertoonden nu deze kenmerken die eruitzagen als een botsing van sterrenstelsels - ze hadden veel stromen sterren eromheen. Het meest verrassend, ze waren ongelooflijk compact, " zei Rudnick. "De Melkweg heeft al zijn sterren en gas verspreid over 100, 000 lichtjaren, wat betekent dat het licht nodig heeft 100, 000 jaar om van de ene kant naar de andere te gaan. Deze sterrenstelsels, die zo massief zijn als de Melkweg, zien eruit alsof ze het grootste deel van hun massa in iets als 1 hadden gepropt 000 lichtjaren. Dus, ze zijn enorm, maar ze zijn ook supergeconcentreerd. Het idee dat we begonnen te ontwikkelen, is dat deze sterrenstelsels misschien zo compact zijn dat al het sterlicht van alle sterren in deze sterrenstelsels die in deze kleine ruimte zijn vastgelopen, op zichzelf al intens genoeg is om het gas uit de sterrenstelsels te verdrijven."

Rudnick zei dat het idee is dat sterren lichte deeltjes uitstoten die tegen gasdeeltjes zouden botsen en "ze een klein duwtje geven. De som van veel van deze kleine duwtjes is genoeg om al het gas met ongelooflijke snelheden uit de melkweg te duwen."

"Als je een hele Melkweg condenseert tot een kleine vlek vanwege een samensmelting van sterrenstelsels, het kan ervoor zorgen dat honderden miljarden sterren op een zeer compacte plaats staan, "zei hij. "Als dat gebeurt, je kunt genoeg licht in een klein genoeg ruimte brengen, en dat kan genoeg zijn om al het gas uit een melkwegstelsel te duwen, zonder dat er extra energie nodig is van gas dat in een superzwaar zwart gat valt."

Het NSF-subsidiewerk zal verdere observatie en studie van deze klasse van zelfdovende sterrenstelsels mogelijk maken. Rudnick zei dat hij en zijn collega's de sterrenstelsels op zoveel mogelijk manieren zullen bestuderen, met behulp van telescopen zoals NASA's CHANDRA X-ray Observatory, de Keck Observatories in Hawaï en de Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Chili.

"Hoe vaak komt het voor dat deze sterrenstelsels zichzelf op deze manier afsluiten?" hij vroeg. "Is de melkweg echt in staat om al zijn gas volledig uit te blazen - of zien we heel snel, kleine stroom? Het is alsof je een waterkoker op het fornuis hebt staan ​​en het is heet en er komt een stroom gas uit de waterkoker. Je weet dat dit gas eruit schiet, en we zouden graag willen weten of er genoeg gas naar buiten spuit om de waterkoker volledig leeg te maken."

Rudnick is zojuist co-auteur van een artikel dat verschijnt in Astrofysisch tijdschrift die de ALMA-telescoop gebruikte om in een zelfdovend sterrenstelsel te kijken naar "de dichtste, koudste gas - het spul dat de sterren vormt." In die krant, zij vragen, 'Welk bewijs hebben we voor dat gas dat eruit waait?'

De KU-onderzoeker en zijn co-auteurs ontdekten dat het sterrenstelsel de compacte overblijfselen zijn van een gewelddadige fusie tussen twee sterrenstelsels. Dit "fusie-overblijfsel" herbergt ook enorme winden van dicht moleculair gas, maar zonder enig spoor van een actieve galactische kern. Ze wilden bepalen hoe snel het dichte gas gas was dat uit de melkweg werd gedreven.

"ALMA gebruikt licht met een veel langere golflengte dan zichtbaar licht - met een golflengte van een tiende millimeter, ' zei Rudnick. 'Het blijkt dat koolmonoxidemoleculen in dit gas licht afgeven dat je met een telescoop vanaf de aarde kunt zien. Het meeste gas is eigenlijk waterstof, maar waterstof is vanaf de aarde moeilijk te zien, dus we kiezen een spoorgas. Het lijkt veel op aardgas, je kunt het niet ruiken, dus deden ze er iets in om het naar rotte eieren te laten ruiken. Zo werkt koolmonoxide, in die zin dat het ons vertelt waar de moeilijk te zien moleculaire waterstof is. We gebruiken ALMA om koolmonoxide te detecteren en gebruiken dat om te bepalen hoeveel moleculair gas in totaal. We hebben dit gas gevonden, die veel uitmaakt van wat de melkweg heeft, beweegt van het centrum van de melkweg op 1, 000 kilometer per seconde. Het is echt het spul dat sterren vormt dat wordt uitgeblazen."