Den här bilden visar galaxen NGC 6744, cirka 30 miljoner ljusår bort. Det är en av 50 galaxer som observerats som en del av Hubble Space Telescopes Legacy ExtraGactic UV Survey (LEGUS), den skarpaste, mest omfattande ultraviolett ljusundersökning av stjärnbildande galaxer i det närliggande universum, erbjuder en omfattande resurs för att förstå komplexiteten i stjärnbildning och galaxutveckling. Bilden är en komposit som använder både ultraviolett ljus och synligt ljus, samlat med Hubbles Wide Field Camera 3 och Advanced Camera for Surveys. Kredit:NASA, ESA, och LEGUS-teamet
Utnyttja den oöverträffade skärpan och spektralområdet hos NASA:s Hubble Space Telescope, ett internationellt team av astronomer släpper den mest omfattande, högupplöst ultraviolett ljusundersökning av närliggande stjärnbildande galaxer.
Forskarna kombinerade nya Hubble-observationer med arkivbilder av Hubble för 50 stjärnbildande spiral- och dvärggalaxer i lokaluniversum, erbjuder en stor och omfattande resurs för att förstå komplexiteten i stjärnbildning och galaxutveckling. Projektet, kallad Legacy ExtraGactic UV Survey (LEGUS), har samlat stjärnkataloger för var och en av LEGUS-galaxerna och klusterkataloger för 30 av galaxerna, samt bilder av själva galaxerna. Uppgifterna ger detaljerad information om unga, massiva stjärnor och stjärnhopar, och hur deras miljö påverkar deras utveckling.
"Det har aldrig tidigare funnits en stjärnhop och en stjärnkatalog som inkluderade observationer i ultraviolett ljus, " förklarade undersökningsledare Daniela Calzetti vid University of Massachusetts, Amherst. "Ultraviolett ljus är ett viktigt spår av de yngsta och hetaste stjärnpopulationerna, vilka astronomer behöver för att härleda stjärnornas åldrar och få en komplett stjärnhistoria. Synergin mellan de två katalogerna erbjuder en oöverträffad potential för att förstå stjärnbildning."
Hur stjärnor bildas är fortfarande en irriterande fråga inom astronomi. "Mycket av ljuset vi får från universum kommer från stjärnor, och ändå förstår vi fortfarande inte många aspekter av hur stjärnor bildas, " sa teammedlemmen Elena Sabbi från Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland. "Det här är till och med nyckeln till vår existens - vi vet att livet inte skulle vara här om vi inte hade en stjärna runt."
Forskargruppen valde noggrant ut LEGUS-målen bland 500 galaxer, sammanställda i markbaserade undersökningar, ligger mellan 11 miljoner och 58 miljoner ljusår från jorden. Teammedlemmar valde galaxerna baserat på deras massa, stjärnbildningshastighet, och överflöd av grundämnen som är tyngre än väte och helium. Katalogen över ultravioletta föremål som samlats in av NASA:s rymdfarkost Galaxy Evolution Explorer (GALEX) hjälpte också till att lägga vägen för Hubble-studien.
UGCA 281 är en blå kompakt dvärggalax som ligger i stjärnbilden Canes Venatici. Inom det, två gigantiska stjärnhopar ser lysande vita ut och är omgivna av grönaktiga vätgasmoln. Dessa hopar är ansvariga för det mesta av den senaste stjärnbildningen i UGCA 281; resten av galaxen består av äldre stjärnor och verkar rödare i färgen. De rödaktiga objekten i bakgrunden är bakgrundsgalaxer som dyker upp genom den diffusa dvärggalaxen. Bilden är en komposit som använder både ultraviolett ljus och synligt ljus, samlat med Hubbles Wide Field Camera 3 och Advanced Camera for Surveys. Kredit:NASA, ESA, och LEGUS-teamet
Teamet använde Hubbles Wide Field Camera 3 och Advanced Camera for Surveys under en ettårsperiod för att ta bilder i synligt och ultraviolett ljus av galaxerna och deras mest massiva unga stjärnor och stjärnhopar. Forskarna lade också till arkivbilder med synligt ljus för att ge en komplett bild.
Stjärnklusterkatalogerna innehåller cirka 8, 000 unga kluster vars ålder varierar från 1 miljon till ungefär 500 miljoner år gamla. Dessa stjärngrupperingar är så mycket som 10 gånger mer massiva än de största hoparna som setts i vår Vintergatans galax.
Stjärnkatalogerna omfattar cirka 39 miljoner stjärnor som är minst fem gånger mer massiva än vår sol. Stjärnorna i bilderna med synligt ljus är mellan 1 miljon och flera miljarder år gamla; de yngsta stjärnorna, de mellan 1 miljon och 100 miljoner år gamla, lysa framträdande i ultraviolett ljus.
Hubble-data tillhandahåller all information för att analysera dessa galaxer, förklarade forskarna. "Vi erbjuder också datormodeller för att hjälpa astronomer att tolka data i stjärn- och klusterkatalogerna, " Sabbi. "Forskare, till exempel, kan undersöka hur stjärnbildning uppstod i en specifik galax eller en uppsättning galaxer. De kan korrelera galaxernas egenskaper med deras stjärnbildning. De kan härleda galaxernas stjärnbildningshistoria. Bilderna med ultraviolett ljus kan också hjälpa astronomer att identifiera stamstjärnorna till supernovor som finns i data."
En av nyckelfrågorna som undersökningen kan hjälpa astronomer att svara på är sambandet mellan stjärnbildning och de stora strukturerna, såsom spiralarmar, som utgör en galax.
Dessa sex bilder representerar mångfalden av stjärnbildande regioner i närliggande galaxer. Galaxerna är en del av Hubble Space Telescopes Legacy ExtraGactic UV Survey (LEGUS), den skarpaste, mest omfattande ultraviolettljusundersökning av stjärnbildande galaxer i det närliggande universum. LEGUS-undersökningen kombinerar nya Hubble-observationer med Hubble-arkivbilder för 50 närliggande stjärnbildande spiral- och dvärggalaxer, erbjuder en stor och omfattande resurs för att förstå komplexiteten i stjärnbildning och galaxutveckling. Astronomer släpper stjärnkatalogerna för var och en av LEGUS-galaxerna och klusterkataloger för 30 av galaxerna, samt bilder av själva galaxerna. Katalogen ger detaljerad information om unga, massiva stjärnor och stjärnhopar, och hur deras miljö påverkar deras utveckling. De sex bilderna består av två dvärggalaxer (UGC 5340 och UGCA 281) och fyra stora spiralgalaxer (NGC 3368, NGC 3627, NGC 6744, och NGC 4258). Bilderna är en blandning av ultraviolett ljus och synligt ljus från Hubbles Wide Field Camera 3 och Advanced Camera for Surveys. Alla galaxerna genomgår kraftig stjärn- och stjärnhopbildning. Ett av målen med LEGUS är att ta prov på stjärnbildande regioner över varje galax. Eftersom galaxerna är relativt nära jorden, Hubble kan lösa enskilda stjärnor. Den mest intensiva och senaste stjärnfödseln i dvärggalaxerna är koncentrerad bort från centrum. I UGC 5340, en ficka med snabb stjärnfödelse dyker upp i det nedre högra hörnet, och kan ha utlösts av en gravitationsinteraktion med en osynlig medföljande galax. Stjärnbildning är närvarande över hela kroppen av UGC 5340, och de relativt unga stjärnorna är ansvariga för galaxens blå-vita färg. I UGCA 281, två gigantiska stjärnhopar ser lysande vita ut och är omgivna av grönaktiga vätgasmoln. Dessa hopar är ansvariga för det mesta av den senaste stjärnbildningen i UGCA 281; resten av galaxen består av äldre stjärnor och verkar rödare i färgen än UGC 5340. De rödaktiga objekten på bilderna av dvärggalaxerna är bakgrundsgalaxer som visas genom dessa diffusa objekt. I spiralgalaxerna, en våg av stjärnbildning sker längs de mörka filamenten som utgör spiralarmarna. De spirande stjärnorna lyser upp den omgivande vätgasen, får stjärnorna att se rosa ut. Stjärnfödseln börjar vid de inre spiralarmarna och rör sig utåt. De mjölkvita områdena i mitten av dessa galaxer representerar glöden från ett oräkneligt antal stjärnor. Stjärnhoparna i dessa galaxer varierar i ålder från 1 miljon till ungefär 500 miljoner år gamla. Dessa stjärngrupperingar är så mycket som 10 gånger mer massiva än de största hoparna som setts i vår Vintergatans galax. Galaxernas stjärnor som kan upptäckas på bilderna sträcker sig från vår sols storlek till mer än 100 gånger vår sols massa. De är mellan 1 miljon och flera miljarder år gamla. De sex galaxerna ligger mellan 19 miljoner och 42 miljoner ljusår från jorden. De observerades mellan januari 2014 och juli 2014. Kredit:NASA, ESA, och LEGUS-teamet
"När vi tittar på en spiralgalax, vi ser vanligtvis inte bara en slumpmässig fördelning av stjärnor, ", sa Calzetti. "Det är en mycket ordnad struktur, oavsett om det är spiralarmar eller ringar, och det är särskilt sant med de yngsta stjärnpopulationerna. Å andra sidan, det finns flera konkurrerande teorier för att koppla de enskilda stjärnorna i individuella stjärnhopar till dessa ordnade strukturer.
"Genom att se galaxer i mycket fina detaljer - stjärnhoparna - samtidigt som de visar kopplingen till de större strukturerna, vi försöker identifiera de fysiska parametrarna som ligger till grund för denna ordning av stjärnpopulationer inom galaxer. Getting the final link between gas and star formation is key for understanding galaxy evolution."
Team member Linda Smith of the European Space Agency (ESA) and the Space Telescope Science Institute, added:"We're looking at the effects of the environment, particularly with star clusters, and how their survival is linked to the environment around them."
The LEGUS survey will also help astronomers interpret views of galaxies in the distant universe, where the ultraviolet glow from young stars is stretched to infrared wavelengths due to the expansion of space. "The data in the star and cluster catalogs of these nearby galaxies will help pave the way for what we see with NASA's upcoming infrared observatory, the James Webb Space Telescope, developed in partnership with ESA and the Canadian Space Agency (CSA), " Sabbi said.
Webb observations would be complementary to the LEGUS views. The space observatory will penetrate dusty stellar cocoons to reveal the infrared glow of infant stars, which cannot be seen in visible- and ultraviolet-light images. "Webb will be able to see how star formation propagates over a galaxy, " Sabbi continued. "If you have information on the gas properties, you can really connect the points and see where, när, and how star formation happens."
