Dikotomi rör det så kallade vinkelmomentet (per massenhet) som inom fysiken är ett mått på storlek och rotationshastighet. Spiralgalaxer har visat sig rotera kraftigt, med en rörelsemängd högre med en faktor på cirka fem än elliptiska. Vad är ursprunget till en sådan skillnad? Ett internationellt forskarlag undersökte frågan i en studie som just publicerats i Astrofysisk tidskrift . Teamet leddes av SISSA Ph.D. student JingJing Shi under ledning av prof. Andrea Lapi och Luigi Danese, och i samarbete med Prof. Huiyuan Wang från USTC (Hefei) och Dr. Claudia Mancuso från IRA-INAF (Bologna). Forskarna drog slutsatsen från observationer av mängden gas som fallit in i den centrala delen av en framväxande galax, där det mesta av stjärnbildningen äger rum.

Resultatet är att i elliptiska galaxer, endast cirka 40 procent av den tillgängliga gasen föll in i den centrala regionen. Mer relevant, denna gasdrivna stjärnbildning kännetecknades av en ganska låg vinkelmomentum. Detta står i skarp kontrast till förhållandena som finns i spiraler, där det mesta av gasen som hamnar i stjärnor har en avsevärt högre rörelsemängd. Forskarna har spårat dikotomien i rörelsemängden hos spiral- och elliptiska galaxer till deras olika bildningshistorier. Elliptiska galaxer bildar de flesta av sina stjärnor i en snabb kollaps där vinkelmomentet försvinner. Denna process stoppas troligen tidigt av kraftfulla gasutflöden från supernovaexplosioner, stjärnvindar och möjligen även från det centrala supermassiva svarta hålet. För spiraler, å andra sidan, gasen föll långsamt, bevara dess vinkelmomentum, och stjärnor bildades stadigt längs en tidsskala som var jämförbar med universums ålder.

"Fram till de senaste åren, i paradigmet galaxbildning och evolution, elliptiska galaxer troddes ha bildats genom sammanslagning av stjärnskivor i det avlägsna universum. Längs denna linje, deras vinkelmomentum ansågs vara resultatet av försvinnande processer under sådana sammanslagna händelser, " skriver forskarna. Nyligen, detta paradigm hade utmanats av långt infraröda/submillimeterobservationer till följd av tillkomsten av rymdobservatorier som Herschel och markbaserade interferometrar som Atacama Large Millimeter Array (ALMA).

Dessa observationer har kraften att penetrera genom interstellärt stoft och avslöjar på så sätt stjärnbildningsprocesserna i mycket avlägsna, dammiga galaxer som utgjorde stamfader till lokala elliptiska. "Nettoresultatet från dessa observationer är att stjärnorna som befolkar dagens elliptiska sträckor huvudsakligen bildas i en snabb försvinnande kollaps i de centrala delarna av dammiga stjärnbildande galaxer. Efter en kort tidsskala på mindre än 1 miljard år, stjärnbildningen har släckts av kraftfulla gasutflöden." Trots denna förändring av perspektiv, ursprunget till det låga rörelsemängd som observerades i lokala elliptiska linjer förblev oklart.

"Denna studie förenar det låga vinkelmomentet som observerats i dagens elliptiska kroppar med det nya paradigmet som uppstår från Herschel och ALMAs observationer av deras förfäder, " avslutar forskarna. "Vi visade att det låga vinkelmomentet hos elliptiska sträckor huvudsakligen härrör från naturen i de centrala regionerna under den tidiga galaxbildningsprocessen, och inte uppfostras nämnvärt av miljön via sammanslagna evenemang, som förutsetts i tidigare teorier."