Når en galakse skaber for mange stjerner for hurtigt, reducerer den dens kapacitet til at fremstille stjerner i fremtiden. Nu har astronomer de første detaljerede billeder af denne selvbegrænsende galaktiske opførsel.
I systemet NGC 253 observerer astronomer udstrømninger af stof, der begrænser fødselen af stjerner.
Astronomer har længe antaget, at når en galakse producerer for mange stjerner for hurtigt, reducerer den i høj grad sin kapacitet til at producere stjerner i fremtiden. Nu kunne en gruppe astronomer, der inkluderer Fabian Walter fra Max Planck Institute for Astronomy, få de første detaljerede billeder af denne type selvbegrænsende galaktisk opførsel: en udstrømning af molekylær gas, det råmateriale, der er nødvendigt til stjernedannelse, og som er kommer fra stjernedannende regioner i Sculptor Galaxy (NGC 253). Observationerne blev foretaget med det nyopdragne teleskoparray ALMA i Chile.
Falskfarve-visualisering af data indsamlet af ALMA fra starburst-galaksen NGC 253. Farven koder for information om intensiteten af lys modtaget fra gassen, fra svagere lys vist blå til lysere stråling i rødt. Denne og lignende visualiseringer hjalp astronomerne med at identificere den molekylære udstrømning, der opstod fra det centrale stjernebørst i denne galakse. Dette billede er forsidebillede af tidsskriftet Nature den 25. juli 2013. Kredit: E. Rosolowsky - Alberta universitet
Galakser - systemer, der indeholder op til hundreder af milliarder af stjerner, som vores egen Mælkevejsgalakse - er de grundlæggende byggesten i kosmos. Et ambitiøst mål med nutidig astronomi er at forstå den måde, galakser udvikler sig fra de første prototalakser kort efter big bang til nutiden. Et centralt spørgsmål vedrører dannelse af stjerner: hvad bestemmer antallet af nye stjerner, der vil dannes i en galakse?
En nøgleingrediens i nuværende modeller for galakseudvikling er mekanismer, hvorved igangværende stjernedannelse faktisk kan hæmme fremtidig stjernedannelse: Når der dannes nye stjerner, er en bestemt brøkdel af dem meget massiv. Massive stjerner skinner lyst, og deres intense stråling driver "stjernevind", udstrømning af gas og plasma, der kan være tilstrækkelig stærk til at skubbe gas ud af galaksen helt. Massive stjerner afslutter også deres relativt korte liv i spektakulære eksplosioner (supernovaer), hvorved deres ydre skaller - og ethvert yderligere materiale, der måtte være i vejen - kastes ud i rummet. Følgelig kan intensiv stjernedannelse, kendt som en "starburst", og den resulterende dannelse af mange massive stjerner, hæmme væksten af kommende generationer af stjerner. Når alt kommer til alt kan molekylær gas, der er kastet ud af en galakse, ikke tjene som råmateriale til at mode galakens nye stjerner. Der er en grænse for galaktisk vækst.
Indtil videre, så godt - men hvad der manglede var direkte observationsbevis for stjerneburster, der producerede udstrømninger af molekylær gas. Indtil nu, det vil sige, da et team af astronomer ledet af Alberto Bolatto fra University of Maryland i College Park observerede starburst-galaksen NGC 253.
NGC 253, også kendt som “Sculptor Galaxy”, er en spiralgalakse beliggende i stjernebilledet Sculptor i den sydlige himmel. Med en afstand på 11 millioner lysår er det en af vores tættere intergalaktiske naboer og den nærmeste stjernebørstegalakse, der er synlig fra den sydlige halvkugle. Ved hjælp af det sammensatte teleskop ALMA målrettede astronomerne de centrale regioner i NGC 253, hvor den mest intense produktion af nye stjerner finder sted, og fandt en markant udstrømning af molekylær gas vinkelret på den galaktiske disk.
Bolatto, der er hovedforfatteren af den undersøgelse, der nu vises i tidsskriftet Nature, konkluderer: ”Mængden af gas, vi måler, giver os meget gode bevis for, at nogle voksende galakser sprøjter mere gas ud, end de tager i.” Faktisk estimerer astronomerne at galaksen hvert år udsætter gas med en samlet masse på ni gange vores sol. Denne udstødte masse er cirka tre gange større end den samlede masse af alle stjerner produceret af NGC 253 hvert år (som igen er flere gange større end massen af alle stjerner produceret i vores hjemmegalakse, Mælkevejen, hvert år) .
Fabian Walter fra Max Planck Institute for Astronomy, en medforfatter til undersøgelsen, tilføjer: ”For mig er dette et fremragende eksempel på, hvordan nye instrumenter former astronomiens fremtid. Vi har studeret starburst-regionen i NGC 253 og andre nærliggende starburst-galakser i næsten ti år. Men inden ALMA havde vi ingen chance for at se sådanne detaljer. ”Undersøgelsen anvendte en tidlig konfiguration af ALMA med kun 16 antenner. ”Det er spændende at tænke, hvad den komplette ALMA med 66 antenner vil vise for denne slags udstrømning!” Tilføjer Walter.
via Max Planck Institut