Galaxer dör snabbt - det är slutsatsen av en ny studie som undersöker mekanismen som växlar galaxer från en aktiv stjärnbildande fas till en av stillastående fas.

Under några korta decennier, vår förståelse av galaxernas utveckling och hur stjärnor och planeter bildas har vuxit exponentiellt. Men, i många fall, denna ökade förståelse syftar till att lyfta fram de frågor som fortfarande återstår. En av de mest angelägna av dessa frågor uppstår från det faktum att äldre galaxer verkar föda mindre stjärnobjekt. Hur upphör stjärnbildningen i vissa galaxer? I en ny studie publicerad i New Astronomy, Giorgio Manzoni från Institute for Computational Cosmology, Durham University, STORBRITANNIEN, och hans medförfattare undersöker tidpunkterna för detta stopp i stjärnbildningen för att välja en mekanism som möjligen skulle kunna användas för att svara på denna och andra kosmologiska frågor.

"Galaxernas utveckling, även om han studerat länge, har fortfarande obesvarade frågor, och ibland väldigt grundläggande. Till exempel, hur slutar galaxer att bilda nya stjärnor? Varför beter sig liknande galaxer på olika sätt? Vad är mekanismen som gör att de dör? Allt detta är frågor som allmänheten ofta ställer, men att det fortfarande inte finns några tydliga svar på, " säger Manzoni. "Min forskning ger en ledtråd till mysteriet med galaxernas död:den visar att oavsett mekanismen, det måste gå snabbt, nästan omedelbar; mindre än 100 miljoner år verkar ögonblickliga i jämförelse med de tidsskalor som universum utvecklas."

Forskarna kom till slutsatsen att stjärnbildningen upphör snabbt genom att studera två egenskaper hos galaxer:deras inneboende ljusstyrka och deras färg, kombineras i ett "färg-storleksdiagram". De kunde också dra slutsatsen att det finns någon mekanism som driver övergången mellan en aktiv stjärnbildande fas i galaxer till ett tystare skede med mindre eller ingen stjärnbildning – en mekanism som av astronomer kallas "släckning". "Inom området för galaxevolution, det är tydligt fastställt att galaxer bildas av gas som faller in i gravitationen av en mörk materiahalo och sedan kollapsar till nya stjärnor – galaxernas aktiva skede. När gasen är förbrukad, galaxerna dör - galaxernas passiva stadium, " säger Manzoni. "Min forskning visar att denna naturliga process av gasutmattning inte kan vara det enda som är ansvarigt för galaxernas död."

Manzoni förklarar att han och hans kollegor faktiskt upptäckte att varje galax, vid en slumpmässig tidpunkt i sitt liv, upplever en process som tömmer reservoaren på gas och dödar – eller släcker – stjärnbildning, sålunda föra galaxen in i dess passiva stadium mycket snabbt. "För att införa några begränsningar i tidpunkten för släckning av stjärnbildning, Jag använde två egenskaper hos galaxer kombinerade i färgstorleksdiagrammet. När det studeras på olika avstånd från oss – olika rödförskjutningar – berättar detta diagram oss mycket om populationen av galaxer som fanns i olika epoker av universum, " säger Manzoni.

Forskaren ger exemplet att, i det förflutna vid hög rödförskjutning och större avstånd, galaxer bildade stjärnor i en snabb takt som inte finns längre i vår epok, visar alltså blåare färger och högre ljusstyrka. I dag, att populationen av galaxer har flyttat in i en rödare och svagare ljusstyrka del av diagrammet.

"Flera mekanismer har föreslagits som kandidater för att släcka stjärnbildning, såsom återkoppling av aktiva galaktiska kärnor, galax trakasserier, och galaxsammanslagningar, men, eftersom olika härdningsmekanismer har olika tidsskalor, min studie kan hjälpa till att identifiera huvudmekanismen som är ansvarig för släckning över ett stort antal galaxer, " säger Manzoni. "Denna studie är baserad på ett enkelt koncept som vi observerar:"färg-storleksdiagrammet utvecklas med rödförskjutning, vilket betyder att de genomsnittliga egenskaperna hos galaxer förändras med tiden."

För att komma fram till sin slutsats använde Manzoni och kollegor ett urval på cirka 90, 000 galaxer hämtade från VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS) undersökning, nu tillgänglig för allmänheten, som observerades med ett av de åtta meter långa Very Large Telescope-instrumenten i Chile.

Manzoni jämför strävan efter att svara på sådana kosmologiska frågor med jakten på ledtrådar på en brottsplats. "Att studera galaxernas utveckling liknar för mig jobbet som en detektiv, " säger han. "Vi kan inte ändra platsen för brottet, eftersom vi inte kan modifiera universum eller flytta en galax som vi vill, men vi måste observera varje liten detalj för att försöka förstå vad som hände under de senaste 13 miljarder åren av universums liv."