En ny studie ledd av Yale University astronomer berättar historien om en galax som fick slut på gas.

Det är en historia lika gammal som universum självt:En galax föds, fylld av nya stjärnor, dess spiralarmar sträcker sig och böjer sig. Men sedan får det problem, svänger för nära mitten av en närliggande galaxhop. Den omgivande klungan börjar suga av galaxens stjärnbildande gas, tills den tappar sina spiralarmar och blir en död relik.

Det var vad som hände med en galax som heter D100 i massiven, Coma galaxhop, började för ungefär 300 miljoner år sedan. Bilder från NASA:s rymdteleskop Hubble gjorde det möjligt för forskare att se fenomenet i oöverträffad detalj.

"Den här galaxen framstår som ett särskilt extremt exempel på processer som är vanliga i massiva kluster, där en galax går från att vara en frisk spiral full av stjärnbildning till en "röd och död" galax. Spiralarmarna försvinner och galaxen lämnas utan gas och bara gamla stjärnor, sa William Cramer, en doktorand vid Yales institution för astronomi som ledde den nya forskningen. "Detta fenomen har varit känt i flera decennier, men Hubble ger de bästa bilderna av galaxer som genomgår denna process."

Processen, kallad "ramtrycksavdrivning, " inträffar när en galax faller mot den täta mitten av ett massivt kluster av tusentals galaxer. Under dess störtdykning, galaxen plöjer genom intraklustermaterial som är ännu tätare. Detta material driver gas och damm – stjärnbildande bränsle – bort från galaxen. När galaxen förlorar all sin gas, den möter en alltför tidig död eftersom den inte längre kan skapa nya stjärnor.

I Coma-klustret, denna våldsamma gasförlustprocess inträffar i många galaxer. Men D100 är unik, notera forskarna. Den är lång, tunn svans, till exempel, sträcker sig nästan 200, 000 ljusår – ungefär längden av två Vintergatans galaxer. Dessutom, svansen är smal, bara 7, 000 ljusår bred.

"Dammstjärten är anmärkningsvärt väldefinierad, hetero, och smidig, och har tydliga kanter, " sa Yale-astronomen Jeffrey Kenney, en medförfattare till studien. "Detta är en överraskning eftersom en svans som denna inte ses i de flesta datorsimuleringar. De flesta galaxer som genomgår denna process är mer av en enda röra. De rena kanterna och trådformiga strukturerna hos dammsvansen tyder på att magnetfält spelar en framträdande roll i att forma Datorsimuleringar visar att magnetiska fält bildar filament i svansens gas. Utan magnetfält, gassvansen är mer klumpig än trådformig."

Subaru-teleskopet på Hawaii avslöjade den långa, glödande vätesvans 2007 under en undersökning av Coma-klustergalaxer. Men astronomer behövde Hubble-observationer för att bekräfta att den heta gasen var en signatur för stjärnbildning. "Utan Hubbles djup och upplösning, det är svårt att säga om det glödande vätgasutsläppet kommer från stjärnor i svansen eller om det bara kommer från gasen som värms upp, sa Cramer.

Forskarnas huvudmål var att studera stjärnbildning i svansen, som drevs av D100:s pågående gasförlust. Dock, Hubble hittade inte så många stjärnor som laget förväntade sig, baserat på mängden glödande vätgas som finns i svansen. Den ljusaste klumpen av unga stjärnor i mitten av svansen innehåller minst 200, 000 stjärnor.

Hubble-data visar att gasborttagningsprocessen började i utkanten av D100 och går in mot centrum. Baserat på bilderna, gasen har rensats ut ända ner till galaxens centrala område.

En annan bild avslöjar D100:s slutliga öde. Det är en bild av galaxen D99, som genomgick samma våldsamma gasförlust som D100 nu genomgår. All gas från D99 sugdes upp för mellan 500 miljoner och 1 miljard år sedan, och dess spiralstruktur har för det mesta bleknat bort.

"D100 kommer att se ut som D99 om några hundra miljoner år, " sa Kenney.

Coma-klustret ligger 330 miljoner ljusår från jorden.

Studien visas i The Astrofysisk tidskrift .