Astronomer har tittat nio miljarder år in i det förflutna för att hitta bevis för att galaxsammanslagningar i det tidiga universum kan stänga stjärnbildningen och påverka galaxtillväxten.

Ny forskning ledd av Durham University, STORBRITANNIEN, den franska kommissionen för alternativ energi och atomenergi (CEA)-Saclay och universitetet i Paris-Saclay, visar att en enorm mängd stjärnbildande gas kastades ut i det intergalaktiska mediet genom att två galaxer kom samman.

Forskarna säger att denna händelse, tillsammans med en stor mängd stjärnbildning i galaxens kärnområden, skulle så småningom beröva den sammanslagna galaxen – kallad ID2299 – bränsle för nya stjärnor. Detta skulle stoppa stjärnbildningen i flera hundra miljoner år, effektivt stoppa galaxens utveckling.

Astronomer observerar många massiva, döda galaxer som innehåller mycket gamla stjärnor i det närliggande universum och vet inte exakt hur dessa galaxer har bildats.

Simuleringar tyder på att vindar som genereras av aktiva svarta hål när de matas, eller de som skapats av intensiv stjärnbildning, är ansvariga för sådana dödsfall genom att driva ut gasen från galaxer.

Nu erbjuder den Durham-ledda studien galaxsammanslagningar som ett annat sätt att stänga av stjärnbildning och förändra galaxtillväxt.

Observationsegenskaper hos vindar och "tidvattensvansar" orsakade av gravitationsinteraktionen mellan galaxer i sådana sammanslagningar kan vara mycket lika, så forskarna föreslår att vissa tidigare resultat där galaktiska vindar har setts som orsaken till att stjärnbildningen stoppas kan behöva omvärderas.

Resultaten publiceras i tidskriften Natur astronomi .

Huvudförfattare Dr Annagrazia Puglisi, i Durham University's Center for Extragalactic Astronomy, sa:"Vi vet ännu inte vad de exakta processerna ligger bakom avstängningen av stjärnbildning i massiva galaxer.

"Feedback-drivna vindar från stjärnbildning eller aktiva svarta hål tros vara huvudansvariga för att driva ut gasen och släcka tillväxten av massiva galaxer.

"Vår forskning ger övertygande bevis för att gasen som slungas från ID2299 sannolikt har kastats ut i tidvatten på grund av sammanslagningen mellan två gasrika spiralgalaxer. Gravitationsinteraktionen mellan två galaxer kan alltså ge tillräckligt med vinkelmoment för att sparka ut en del av gasen in i galaxens omgivningar.

"Detta tyder på att sammanslagningar också kan förändra den framtida utvecklingen av en galax genom att begränsa dess förmåga att bilda stjärnor under miljontals år och förtjänar mer utredning när man tänker på de faktorer som begränsar galaxens tillväxt."

På grund av hur lång tid det tar för ljuset från ID2299 att nå jorden kunde forskarna se galaxen som den skulle ha sett ut för nio miljarder år sedan när den var i de sena stadierna av sin sammanslagning.

Detta är en tid då universum bara var 4,5 miljarder år gammalt och var i sin mest aktiva, "ung vuxen" fas om man jämför med ett människoliv.

Med hjälp av European Southern Observatorys Atacama Large Millimeter Array (ALMA) teleskop, i norra Chile, forskarna såg att den kastade ut ungefär hälften av sin totala gasreservoar i galaxens omgivningar.

Forskare kunde utesluta stjärnbildning och galaxens aktiva svarta hål som orsaken till denna utstötning genom att jämföra deras mätningar med tidigare studier och simuleringar och genom att mäta de fysikaliska egenskaperna hos den läckta gasen.

Hastigheten med vilken gasen drivs ut från ID2299 är för hög för att ha orsakats av energin som skapats av ett svart hål eller stjärnskott som sett i tidigare studier, medan simuleringar tyder på att inga svarta hål kan sparka ut så mycket kall gas från en galax.

Exciteringen av den utsläppta gasen är inte heller förenlig med en vind som genereras av ett svart hål eller födelsen av nya stjärnor.

Medförfattare Dr. Emanuele Daddi, från CEA-Saclay sa:"Den här galaxen bevittnar en verkligt extrem händelse.

"Det är förmodligen fångat under en viktig fysisk fas för galaxens evolution som sker inom ett relativt kort tidsfönster. Vi var tvungna att titta på över 100 galaxer med ALMA för att hitta den."

Medförfattare Dr Jeremy Fensch, av Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, tillade:"Att studera detta enstaka fall avslöjade möjligheten att denna typ av händelse kanske inte alls är ovanlig och att många galaxer led av detta "gravitationsgasavlägsnande", inklusive feltolkade tidigare observationer.

"Detta kan få enorma konsekvenser för vår förståelse av vad som faktiskt formar galaxernas utveckling."