Sterrenstelsels sterven snel - dat is de conclusie van een nieuwe studie die het mechanisme onderzoekt dat sterrenstelsels van een actieve stervormingsfase overschakelt naar een fase van rust.

In een paar korte decennia, ons begrip van de evolutie van sterrenstelsels en hoe sterren en planeten ontstaan, is exponentieel gegroeid. Maar, vaak, deze toename van het begrip dient om de vragen te benadrukken die nog steeds bestaan. Een van de meest prangende van die vragen komt voort uit het feit dat oudere sterrenstelsels minder stellaire objecten lijken voort te brengen. Hoe stopt de stervorming in sommige sterrenstelsels? In een nieuwe studie gepubliceerd in New Astronomy, Giorgio Manzoni van het Instituut voor Computational Kosmologie, Durham-universiteit, VK, en zijn co-auteurs onderzoeken de timing van deze stop in stervorming om een ​​mechanisme te selecteren dat mogelijk kan worden gebruikt om deze en andere kosmologische vragen te beantwoorden.

"De evolutie van sterrenstelsels, hoewel lang gestudeerd, heeft nog steeds onbeantwoorde vragen, en soms heel basic. Bijvoorbeeld, hoe stoppen sterrenstelsels met het vormen van nieuwe sterren? Waarom gedragen soortgelijke sterrenstelsels zich op verschillende manieren? Wat is het mechanisme waardoor ze sterven? Dit zijn allemaal vragen die het grote publiek vaak stelt, maar waar nog steeds geen duidelijke antwoorden op zijn, " zegt Manzoni. "Mijn onderzoek geeft een hint naar het mysterie van de dood van sterrenstelsels:het laat zien dat wat het mechanisme ook is, het moet snel zijn, bijna onmiddellijk; minder dan 100 miljoen jaar lijkt ogenblikkelijk in vergelijking met de tijdschalen waarop het universum evolueert."

De onderzoekers kwamen tot de conclusie dat de stervorming snel stopt door twee eigenschappen van sterrenstelsels te bestuderen:hun intrinsieke helderheid en hun kleur, gecombineerd in een 'kleur-magnitude diagram'. Ze waren ook in staat om te concluderen dat er een mechanisme is dat de overgang van een actieve stervormingsfase in sterrenstelsels naar een rustiger stadium met minder of geen stervorming drijft - een mechanisme dat door astronomen 'uitdoving' wordt genoemd. "Op het gebied van de evolutie van sterrenstelsels, het is duidelijk vastgesteld dat sterrenstelsels worden gevormd door gas dat in de zwaartekracht van een halo van donkere materie valt en vervolgens instort tot nieuwe sterren - het actieve stadium van sterrenstelsels. Als het gas op is, de sterrenstelsels sterven - het passieve stadium van sterrenstelsels, " zegt Manzoni. "Mijn onderzoek toont aan dat dit natuurlijke proces van gasuitputting niet het enige kan zijn dat verantwoordelijk is voor de dood van sterrenstelsels."

Manzoni legt uit dat hij en zijn collega's hebben ontdekt dat elk sterrenstelsel, op een willekeurig moment in hun leven, een proces ervaart dat het gasreservoir leegt en stervorming doodt of dooft, waardoor de melkweg zeer snel in zijn passieve stadium wordt gebracht. "Om wat beperkingen te introduceren in de timing van het uitdoven van stervorming, Ik heb twee eigenschappen van sterrenstelsels gecombineerd gebruikt in het kleuren-magnitude-diagram. Wanneer bestudeerd op verschillende afstanden van ons - verschillende roodverschuiving - vertelt dit diagram ons veel over de populatie van sterrenstelsels die aanwezig waren in verschillende tijdperken van het universum, ' zegt Manzoni.

De onderzoeker geeft het voorbeeld dat, in het verleden bij hoge roodverschuiving en grotere afstanden, sterrenstelsels vormden in een snel tempo sterren die niet meer aanwezig zijn in ons tijdperk, waardoor blauwere kleuren en hogere lichtsterkten worden weergegeven. Vandaag, die populatie van sterrenstelsels is naar een roder en zwakker helderheidsdeel van het diagram verplaatst.

"Er zijn verschillende mechanismen voorgesteld als kandidaten voor het uitdoven van stervorming, zoals actieve galactische kernen feedback, melkweg intimidatie, en melkwegfusies, maar, aangezien verschillende uitdovingsmechanismen verschillende tijdschalen hebben, mijn studie kan helpen om het belangrijkste mechanisme te identificeren dat verantwoordelijk is voor het uitdoven van een groot aantal sterrenstelsels, ", zegt Manzoni. "Deze studie is gebaseerd op een eenvoudig concept dat we waarnemen:het kleur-magnitude-diagram evolueert met roodverschuiving, wat betekent dat de gemiddelde eigenschappen van sterrenstelsels met de tijd veranderen."

Om tot hun conclusie te komen, gebruikten Manzoni en collega's een steekproef van ongeveer 90, 000 sterrenstelsels uit de VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS) survey, nu openbaar beschikbaar, die werden waargenomen met een van de acht meter lange Very Large Telescope-instrumenten in Chili.

Manzoni vergelijkt de zoektocht om dergelijke kosmologische vragen te beantwoorden met het zoeken naar aanwijzingen op een plaats delict. "Het bestuderen van de evolutie van sterrenstelsels is voor mij vergelijkbaar met het werk van een detective, "zegt hij. "We kunnen de plaats van de misdaad niet veranderen, omdat we het universum niet kunnen veranderen of een melkwegstelsel kunnen verplaatsen zoals we willen, maar we moeten elk klein detail observeren om te proberen te begrijpen wat er is gebeurd in de afgelopen 13 miljard jaar van het leven van het universum."