Clusters van sterrenstelsels zijn zeldzame gebieden van het heelal die bestaan ​​uit honderden sterrenstelsels met biljoenen sterren, evenals heet gas en donkere materie.

Het is al lang bekend dat wanneer een sterrenstelsel in een cluster valt, stervorming wordt vrij snel stopgezet in een proces dat bekend staat als "quenching". Wat zorgt er eigenlijk voor dat de sterren doven, echter, is een mysterie, ondanks dat verschillende plausibele verklaringen zijn voorgesteld door astronomen.

Een nieuwe internationale studie onder leiding van astronoom Ryan Foltz, een voormalig afgestudeerde student aan de Universiteit van Californië, rivieroever, heeft de beste meting tot nu toe gemaakt van de uitdovingstijdschaal, meten hoe het varieert over 70 procent van de geschiedenis van het universum. De studie heeft ook het proces onthuld dat waarschijnlijk verantwoordelijk is voor het stoppen van stervorming in clusters.

Van elk sterrenstelsel dat een cluster binnengaat, is bekend dat het wat koud gas met zich meebrengt dat nog geen sterren heeft gevormd. Een mogelijke verklaring suggereert dat voordat het koude gas in sterren kan veranderen, het wordt van de melkweg "gestript" door de hete, dicht gas al in de cluster, waardoor de stervorming stopt.

Een andere mogelijkheid is dat sterrenstelsels in plaats daarvan worden "gewurgd, " wat betekent dat ze stoppen met het vormen van sterren omdat hun reservoirs niet meer worden aangevuld met extra koud gas zodra ze in de cluster vallen. Er wordt voorspeld dat dit een langzamer proces is dan strippen.

Een derde mogelijkheid is dat de energie van de stervorming zelf een groot deel van de koude gasbrandstof wegdrijft van de melkweg en voorkomt dat deze nieuwe sterren vormt. Dit "uitstroom"-scenario zal naar verwachting op een snellere tijdschaal plaatsvinden dan strippen, omdat het gas voor altijd verloren gaat aan de melkweg en niet beschikbaar is om nieuwe sterren te vormen.

Omdat deze drie verschillende fysieke processen voorspellen dat sterrenstelsels op verschillende relatieve tijdschalen over de geschiedenis van het universum zullen uitdoven, astronomen hebben gepostuleerd dat als ze het aantal uitgedoofde sterrenstelsels zouden kunnen vergelijken dat over een lange tijdbasis is waargenomen, het dominante proces dat ervoor zorgt dat sterren doven, zou gemakkelijker duidelijk worden.

Echter, tot voor kort, het was erg moeilijk om verre clusters te vinden, en nog moeilijker om de eigenschappen van hun sterrenstelsels te meten. De internationale Spitzer-aanpassing van de Red-sequence Cluster Survey, of SpARCS, onderzoek heeft nu een meting gedaan van meer dan 70 procent van de geschiedenis van het universum, bereikt door baanbrekende nieuwe clusterdetectietechnieken, die de ontdekking van honderden nieuwe clusters in het verre heelal mogelijk maakte.

Met behulp van enkele van hun eigen nieuw ontdekte SpARCS-clusters, de nieuwe UCR-geleide studie ontdekte dat het een melkwegstelsel langer duurt om te stoppen met het vormen van sterren naarmate het universum ouder wordt:slechts 1,1 miljard jaar toen het universum jong was (4 miljard jaar oud), 1,3 miljard jaar wanneer het universum van middelbare leeftijd is (6 miljard jaar oud), en 5 miljard jaar in het huidige heelal.

"Door observaties van de uitdovingstijdschaal in sterrenstelsels in clusters in het verre heelal te vergelijken met die in het nabijgelegen heelal, bleek dat een dynamisch proces zoals gasstrippen beter past bij de voorspellingen dan wurging of uitstroom, ' zei Fotz.

Om deze ultramoderne meting uit te voeren, het SpARCS-team had 10 nachten observatie nodig met de W. M. Keck Observatory-telescopen (10 meter in diameter) in Hawaï, en 25 nachten observaties met de dubbele Gemini-telescopen (8 meter in diameter) in Hawaï en Chili.

"Dankzij de fenomenale investering in ons werk door deze observatoria, we denken nu dat we een goed idee hebben van hoe stervorming stopt in de meest massieve sterrenstelsels in clusters, " zei Gillian Wilson, hoogleraar natuurkunde en sterrenkunde aan de UCR en leider van de SpARCS-enquête, in wiens lab Foltz werkte toen de studie werd uitgevoerd. "Er zijn goede redenen, echter, om te geloven dat sterrenstelsels met een lagere massa kunnen uitdoven door een ander proces. Dat is een van de vragen waar ons team nu aan werkt om een ​​antwoord op te geven."

Het team heeft 50 extra nachten Gemini-tijd gekregen en een subsidie ​​van $ 1,2 miljoen van de National Science Foundation om te bestuderen hoe stervorming stopt in meer reguliere-massastelsels. Wilson kreeg ook Hubble Space Telescope-waarnemingen en een NASA-subsidie ​​​​om afbeeldingen met een hoge resolutie van de uitdovende sterrenstelsels te analyseren.

Het onderzoekspaper is gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift .