Hvorfor slutter galakser å lage stjerner? En enorm kollisjon i rommet gir nye ledetråder

For seks milliarder år siden kolliderte to galakser, og deres kombinerte krefter kastet en strøm av gass hundretusenvis av lysår unna. Rapportert denne uken av et team inkludert Pitt-astronomer, gir den uvanlige funksjonen en ny mulig forklaring på hvorfor galakser slutter å danne stjerner.

“Et av de største spørsmålene innen astronomi er hvorfor de største galaksene er døde,” sa David Setton, en sjetteårs doktorgrad i fysikk og astronomi. student ved Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences. “Det vi så er at hvis du tar to galakser og knuser dem sammen, kan det faktisk rive gass ut av selve galaksen.”

I den delen av verdensrommet vi bor i, har de fleste store galakser for lenge siden sluttet å lage nye stjerner. Først nylig har astronomer begynt å lete lenger unna – og dermed lenger tilbake i tid – med verktøyene for å finne nylig døde galakser og finne ut hvordan de ble den veien.

De kald gass at sammensmelter for å danne stjerner kan rømme fra galakser på flere måter, blåst bort av sorte hull eller supernovaer. Og det er en enda enklere mulighet, at galakser ganske enkelt blir stille når de har brukt opp alt råvarer for å lage stjerner.

Ser etter eksempler på galakser som nylig har stengt seg stjernedannelse, brukte forskerteamet Sloan Digital Sky Survey, som har katalogisert millioner av galakser med et teleskop ved Apache Point Observatory i New Mexico. Sammen med observasjoner fra det bakkebaserte radioastronominettverket ALMA fant forskerne en slik “post-starburst”-galakse på syv milliarder lysår unna som fortsatt viste tegn til tilgjengelig stjernedannende drivstoff. “Så da trengte vi en forklaring,” sa Setton. “Hvis den har gass, hvorfor danner den ikke stjerner?”

Et nytt pass med Hubble-romteleskopet avslørte deretter den karakteristiske “halen” av gass som strekker seg fra galaksen. Fra denne funksjonen, som rettsmedisinere som jobbet gjennom et teleskop, var forskerne i stand til å rekonstruere galaksenes kollisjon og den enorme gravitasjonskraften som rev stjerner fra hverandre og kastet en strøm av gass en avstand mer enn to Melkeveier lagt ende-til-ende. .

“Det var den rykende pistolen,” sa Setton. “Vi ble alle så slått av det. Du ser bare ikke så mye gass så langt unna galaksen.”

Teamet, inkludert førsteamanuensis i fysikk og astronomi i Pitt Rachel Bezanson og alun Margaret Verrico (A&S ’21) sammen med kolleger ved Texas A&M University og flere andre institusjoner, rapporterte resultatene sine i Astrofysiske journalbrev den 30. august.

Et slikt ekstremt møte med galakser er sannsynligvis sjelden, sa Setton, men fordi tyngdekraften trekker store objekter inn i tette grupper, er en slik hendelse mer vanlig enn du kanskje forventer. “Det er alle disse store tomrommene i verdensrommet, men alle de største galakser bor i de rom hvor alle de andre store galakser live,” sa han. “Du forventer å se denne typen store kollisjoner en gang hvert 10. milliard år eller så for et så massivt system.”

Settons rolle i prosjektet var å bestemme galaksens størrelse og form, og han oppdaget at annet enn halen så galaksen etter sammenslåingen overraskende normal ut. Når halen blekner om noen hundre millioner år, kan den se ut akkurat som en hvilken som helst annen død galakse – noe som ytterligere antyder at prosessen kan være mer vanlig enn den ser ut til, noe teamet følger opp nå med en annen undersøkelse.

Sammen med å gi ledetråder for hvordan universet ble slik det er, sa Setton at slike kollisjoner reflekterer en mulighet for fremtiden til vår egen galakse.

“Hvis du går på et mørkt sted og ser opp på nattehimmelen, kan du se Andromedagalaksen, som om fem milliarder år kan gjøre akkurat dette med Melkeveien vår,” sa Setton. “Det hjelper å svare på det grunnleggende spørsmålet om hva som kommer til å skje med Melkeveien i fremtiden.”

---

---