Astronomer från University of Western Australias nod av International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) har utvecklat ett nytt sätt att studera stjärnbildning i galaxer från tidernas gryning till idag.

"Stjärnor kan ses som enorma kärnkraftsdrivna bearbetningsanläggningar, " sa ledande forskare Dr Sabine Bellstedt, från ICRAR.

"De tar lättare grundämnen som väte och helium, och, under miljarder år, producerar de tyngre grundämnena i det periodiska systemet som vi finner utspridda över hela universum idag. Kolet, kalcium och järn i kroppen, syret i luften du andas, och kislet i din dator finns allt eftersom en stjärna skapade dessa tyngre grundämnen och lämnade dem bakom sig, " sa Bellstedt. "Stjärnor är de ultimata grundämnesfabrikerna i universum."

Att förstå hur galaxer bildade stjärnor för miljarder år sedan kräver den mycket svåra uppgiften att använda kraftfulla teleskop för att observera galaxer många miljarder ljusår bort i det avlägsna universum.

Dock, Närliggande galaxer är mycket lättare att observera. Med hjälp av ljuset från dessa lokala galaxer, astronomer kan forensiskt plocka ihop sina livs historia (kallad deras stjärnbildningshistoria). Detta gör det möjligt för forskare att avgöra hur och när de bildade stjärnor i sin linda, miljarder år sedan, utan att kämpa för att observera galaxer i det avlägsna universum.

Traditionellt, astronomer som studerar stjärnbildningshistorier antog att den totala metalliciteten – eller mängden tunga grundämnen – i en galax inte förändras över tiden.

Men när de använde dessa modeller för att peka ut när stjärnor i universum skulle ha bildats, resultaten stämde inte överens med vad de såg genom sina teleskop.

"Resultaten som inte stämmer överens med våra observationer är ett stort problem, " sa Bellstedt. "Det säger oss att vi saknar något. Den saknade ingrediensen, det visar sig, är den gradvisa uppbyggnaden av tungmetaller i galaxer över tid."

Genom att använda en ny algoritm för att modellera energin och våglängderna för ljus som kommer från nästan 7000 närliggande galaxer, forskarna lyckades rekonstruera när de flesta stjärnorna i universum bildades – i enlighet med teleskopobservationer för första gången.

Designern av den nya koden – känd som ProSpect – är docent Aaron Robotham från ICRARs nod vid University of Western Australia.

"Det här är första gången vi har kunnat begränsa hur de tyngre elementen i galaxer förändras över tiden baserat på vår analys av dessa 7000 närliggande galaxer, " sa Robotham.

"Att använda detta galaktiska laboratorium utanför vår egen tröskel ger oss massor av observationer för att testa denna nya metod, och vi är väldigt glada över att det fungerar. Med detta verktyg, vi kan nu dissekera närliggande galaxer för att bestämma universums tillstånd och hastigheten med vilken stjärnor bildas och massa växer i vilket skede som helst under de senaste 13 miljarderna åren. Det är helt häpnadsväckande grejer."

Detta arbete bekräftar också en viktig teori om när de flesta stjärnorna i universum bildades.

"De flesta av stjärnorna i universum föddes i extremt massiva galaxer tidigt i den kosmiska historien - cirka tre till fyra miljarder år efter Big Bang, sa Bellstedt.

"I dag, universum är nästan 14 miljarder år gammalt, och de flesta nya stjärnor bildas i mycket mindre galaxer."

Baserat på denna forskning, nästa utmaning för teamet blir att utöka provet av galaxer som studeras med denna teknik, i ett försök att förstå när, var och varför galaxer dör och slutar bilda nya stjärnor.

Bellstedt och Robotham, tillsammans med kollegor från Australien, Storbritannien och USA, rapporterar sina resultat i den vetenskapliga tidskriften Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society .

Galaxy And Mass Assembly (GAMA) är ett decennierlångt projekt för att undersöka massans utveckling, energi och struktur på skalor som sträcker sig från 1kpc till 1Mpc—mätning av egenskaper hos galaxernas inre strukturer, interagerande par och sammanslagningar, gruppmiljön och storskalig struktur.