Galaxer som vår egen Vintergatan är fabriker som använder gravitation för att skapa nya stjärnor av molekylär vätgas.

"Vintergatan förvandlar gas till stjärnor med ungefär ett genomsnitt av solens massa varje år, "sa Gregory Rudnick, professor i fysik och astronomi vid University of Kansas. "Galaxen är fylld med gas, och vi får ständigt ny gas utanför galaxen. Denna gas faller in i galaxen under tyngdkraften, formas till stjärnor - och en del av gasen blåses tillbaka ut ur galaxen."

Men vissa galaxer har stoppat denna process av stjärnbildning, och astronomer har varit hårt pressade att förklara varför.

"Vi ser massor av galaxer som inte bildar stjärnor, "Sa Rudnick." Av vilken anledning som helst, de har inte mycket gas i sig så de kan inte skapa nya stjärnor. Den stora frågan är varför. Varför stängs vissa galaxer av? När de stängde av, de är kvar med stjärnorna de redan har, men de gör inte nya. "

En nyckel för att lösa detta pussel kan vara en märklig ny klass av galaxer cirka 6 miljarder ljusår från jorden som håller på att utvisa sin egen gas våldsamt. Nu, Rudnick har samarbetat med forskare från hela USA under ett nytt bidrag från National Science Foundation för att studera dessa galaxer som ett sätt att ta reda på varför vissa galaxer inte längre har den gas som behövs för att bilda nya stjärnor.

En del av processen är att ifrågasätta de senaste konventionella idéerna om upphörande av stjärnbildning.

"Ett av sätten som människor har kommit på för att stänga av stjärnbildning i en galax är att explosivt avlägsna gasen genom en aktiv galaktisk kärna, " sa Rudnick. "Varje galax, inklusive våra egna, har ett supermassivt svart hål i mitten. När gas faller ner i det svarta hålet, precis innan det träffar det svarta hålet, det blir supervarmt, och energin den avger kan faktiskt blåsa ut resten av gasen från galaxen. Folk gillar den här idén eftersom det är en mekanism som är tillräckligt energisk för att göra jobbet att driva ut all gas från galaxen."

Dock, 2007 upptäckte ett team av astronomer en uppsättning "självsläckande" galaxer som har stängt stjärnbildningen av någon annan mekanism. Rudnick gick sedan med i detta team, som har lett en flerårig utredning av dessa föremål.

"Vår forskning har funnit den här typen av galax som har gas som blåser ut ur sig i tusentals kilometer per sekund - det är över 3, 500 gånger snabbare än ett jetplan – men det finns absolut inga bevis på att någon form av gas faller ner i ett svart hål, " sa KU-forskaren. "Så, det är en fråga om huruvida den där svarta hålsprocessen krävs eller om det finns andra sätt att göra det på. Du inser, 'Vänta en minut, universum är inte så enkelt.' Det här kan berätta riktigt nya och coola saker om hur galaxer utvecklas."

Med bättre bilder av galaxerna från rymdteleskopet Hubble, Rudnick och hans medarbetare insåg att gas kunde drivas ut från galaxerna enbart av det koncentrerade ljuset från stjärnorna i galaxerna, utan att behöva någon extra energi från gas som faller ner i det svarta hålet.

"Med HST, dessa luddiga prickar vi såg tidigare från våra teleskop på marken visade nu dessa funktioner som såg ut som en kollision av galaxer – de hade massor av strömmar av stjärnor runt omkring. Mest överraskande, de var otroligt kompakta, "Sa Rudnick." Vintergatan har alla sina stjärnor och gas spridd ut över 100, 000 ljusår, vilket betyder att det tar ljus 100, 000 år att ta sig från en sida till en annan. Dessa galaxer, som är lika massiva som Vintergatan, ser ut som om de hade det mesta av sin massa inklämd i något som 1, 000 ljusår. Så, de är massiva, men de är också superkoncentrerade. Tanken som vi började utveckla är att dessa galaxer kanske är så kompakta att allt stjärnljus från alla stjärnor i dessa galaxer som fastnar i det här lilla utrymmet är tillräckligt intensivt för att driva ut gasen ur galaxerna."

Rudnick sa att tanken är att stjärnor avger ljuspartiklar som skulle stöta på gaspartiklar och "ge dem ett litet tryck. Summan av många av dessa små tryck är tillräckligt för att trycka ut all gas från galaxen med otroliga hastigheter."

"När du kondenserar en hel Vintergatan till en liten fläck på grund av en sammanslagning av galaxer, det kan få hundratals miljarder stjärnor att vara på en mycket kompakt plats, " sa han. "När det händer, du kan sätta tillräckligt med ljus i ett tillräckligt litet utrymme, och det kan vara tillräckligt för att trycka ut all gas ur en galax, utan extra energi behövs från gas som faller in i ett supermassivt svart hål."

NSF-bidragsarbetet kommer att möjliggöra ytterligare observationer och studier av denna klass av självsläckande galaxer. Rudnick sa att han och hans kollegor kommer att studera galaxerna på så många sätt som möjligt, använder teleskop som NASA:s CHANDRA röntgenobservatorium, Keck Observatories på Hawaii och Atacama Large Millimeter Array (ALMA) i Chile.

"Hur vanligt är det att dessa galaxer stänger av sig själva på det här sättet?" han frågade. "Kan galaxen verkligen blåsa ut all sin gas helt - eller ser vi riktigt snabbt, liten bäck? Det är som att du har en vattenkokare på spisen och den är varm och en gasström skjuter ut ur vattenkokaren. Du vet att den här gasen skjuter ut, och vi skulle vilja veta om det finns tillräckligt med gas för att det kommer att tömma vattenkokaren helt."

Rudnick har precis varit medförfattare till en tidning som dyker upp i Astrofysisk tidskrift som använde ALMA-teleskopet för att titta i en självsläckande galax på "den tätaste, kallaste gasen - det som faktiskt bildar stjärnorna." I den tidningen, de frågar, "Vilka bevis har vi för att gasen blåser ut?"

KU-forskaren och hans medförfattare fann att galaxen var de kompakta resterna av en våldsam fusion mellan två galaxer. Denna "fusionsrest" är också värd för enorma vindar av tät molekylär gas men utan spår av en aktiv galaktisk kärna. De ville avgöra hur snabbt den täta gasen gas som drivs ut ur galaxen.

"ALMA använder ljus med mycket längre våglängd än synligt ljus - med en våglängd på en tiondels millimeter, ”, sade Rudnick. ”Det visar sig att kolmonoxidmolekyler i denna gas avger ljus som du kan se med ett teleskop från jord. Det mesta av gasen är faktiskt väte, men väte är svårt att se från jorden, så vi väljer en spårgas. Det är mycket som naturgas, du kan inte lukta det, så de lägger något i det för att få det att lukta som ruttna ägg. Kolmonoxid fungerar så, genom att den talar om för oss var det svårsedda molekylära vätet finns. Vi använder ALMA för att detektera kolmonoxid och använder det för att detektera hur mycket molekylär gas totalt. Vi hittade den här gasen, som utgör mycket av vad galaxen har, rör sig från mitten av galaxen vid 1, 000 kilometer per sekund. Det är verkligen saker som bildar stjärnor som blåses ut. "