Zes miljard jaar geleden botsten twee sterrenstelsels, waarbij hun gecombineerde krachten een stroom gas op honderdduizenden lichtjaren afstand slingerden. Dit ongebruikelijke kenmerk, dat deze week is gerapporteerd door een team dat onder meer uit Pitt-astronomen bestaat, biedt een nieuwe mogelijke verklaring voor waarom sterrenstelsels stoppen met het vormen van sterren.

"Een van de grootste vragen in de astronomie is waarom de grootste sterrenstelsels dood zijn", zegt David Setton, een zesdejaars Ph.D. student aan de Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences. "Wat we zagen is dat als je twee sterrenstelsels neemt en ze tegen elkaar slaat, dat gas uit het sterrenstelsel zelf kan scheuren."

In het deel van de ruimte dat we bewonen, zijn de meeste grote sterrenstelsels lang geleden gestopt met het maken van nieuwe sterren. Pas sinds kort zijn astronomen verder weg gaan kijken - en dus verder terug in de tijd - met de tools om recentelijk dode sterrenstelsels te vinden en erachter te komen hoe ze op die manier zijn gekomen.

Het koude gas dat samensmelt om sterren te vormen, kan op verschillende manieren uit sterrenstelsels ontsnappen, weggeblazen door zwarte gaten of supernova's. En er is een nog eenvoudigere mogelijkheid, dat sterrenstelsels gewoon stil worden als ze alle grondstoffen voor het maken van sterren hebben opgebruikt.

Op zoek naar voorbeelden van sterrenstelsels die recentelijk de stervorming hebben stopgezet, gebruikte het team van onderzoekers de Sloan Digital Sky Survey, die miljoenen sterrenstelsels heeft gecatalogiseerd met een telescoop bij Apache Point Observatory in New Mexico. Samen met waarnemingen van het op aarde gebaseerde radioastronomienetwerk ALMA, vonden de onderzoekers zo'n "post-starburst" sterrenstelsel op zeven miljard lichtjaar afstand dat nog steeds tekenen van beschikbare stervormende brandstof vertoonde. "Dus toen hadden we een verklaring nodig", zei Setton. "Als het gas bevat, waarom vormt het dan geen sterren?"

Een tweede doorgang met de Hubble-ruimtetelescoop onthulde vervolgens de kenmerkende "staart" van gas dat zich uit de melkweg uitstrekt. Van dat kenmerk konden de onderzoekers, zoals forensische onderzoekers die door een telescoop werkten, de botsing van de sterrenstelsels en de enorme zwaartekracht reconstrueren die sterren uit elkaar scheurde en een stroom gas wegslingerde over een afstand van meer dan twee van eind tot eind gelegde Melkwegen .

'Dat was het rokende pistool,' zei Setton. "We waren er allemaal zo door getroffen. Je ziet gewoon niet zoveel gas zo ver weg van de melkweg."

Het team, waaronder Pitt Physics and Astronomy Associate Professor Rachel Bezanson en alum Margaret Verrico (A&S '21), samen met collega's van de Texas A&M University en verschillende andere instellingen, rapporteerden hun resultaten in de Astrophysical Journal Letters op 30 aug.

Zo'n extreme ontmoeting van sterrenstelsels is waarschijnlijk zeldzaam, zei Setton, maar omdat zwaartekracht grote objecten in dichte groepen trekt, komt zo'n gebeurtenis vaker voor dan je zou verwachten. "Er zijn al deze grote leegtes in de ruimte, maar alle grootste sterrenstelsels leven in de ruimtes waar alle andere grote sterrenstelsels leven", zei hij. "Je verwacht dit soort grote botsingen eens in de 10 miljard jaar te zien voor een systeem van deze omvang."

De rol van Setton in het project was om de grootte en vorm van het sterrenstelsel te bepalen, en hij ontdekte dat het post-fusiestelsel er, afgezien van de staart, verrassend normaal uitzag. Als de staart over een paar honderd miljoen jaar eenmaal vervaagt, kan hij er net zo uitzien als elk ander dood sterrenstelsel - wat verder suggereert dat het proces vaker voorkomt dan het lijkt, iets wat het team nu opvolgt met een ander onderzoek.

Naast het geven van aanwijzingen over hoe het universum is geworden zoals het is, zei Setton dat dergelijke botsingen een mogelijkheid voor de toekomst van onze eigen melkweg weerspiegelen.

"Als je naar een donkere plek gaat en naar de nachtelijke hemel kijkt, kun je de Andromeda Galaxy zien, die over vijf miljard jaar precies dit met onze Melkweg zou kunnen doen," zei Setton. "Het helpt bij het beantwoorden van de fundamentele vraag wat er in de toekomst met de Melkweg gaat gebeuren." + Verder verkennen

ALMA is getuige van dodelijk touwtrekken tussen samensmeltende sterrenstelsels