En ensemble av tjugofem skivgalaxer. Vyn till vänster visar ljus som sänds ut i H-alfalinjen från interstellär gas som ett resultat av pågående stjärnbildning, medan panelerna till höger visar det optiska ljuset som sänds ut av en blandning av unga (blåare) och gamla (rödare) stjärnor. Varje galax kan ses roterad kant-på under dess ansiktsvy. Kredit:TNG Collaboration
Massiva galaxer med extra stora utsträckta "uppsvällda" skivor producerade stjärnor längre än sina mer kompakta kusiner, ny modellering avslöjar.
I en tidning publicerad i Astrofysisk tidskrift , forskare under ledning av Dr. Anshu Gupta och docent Kim-Vy Tran från Australiens ARC Center of Excellence in All Sky Astrophysics in Three Dimensions (ASTRO 3-D), visa att en galaxs stora storlek påverkar när den slutar skapa nya stjärnor.
"Det finns en period i universums liv känd som den 'kosmiska middagen, "som inträffade för cirka 10 miljarder år sedan, " sa Dr Gupta.
"Det var då stjärnbildningen i massiva galaxer var på sin topp. Efter det, gasen i de flesta av dessa galaxer blev het – delvis på grund av de svarta hålen i mitten av dem – och de slutade bilda stjärnor. I galaxer som verkligen är, riktigt sträckt ut, dock, vi upptäckte att saker och ting inte värmdes upp lika mycket och att de svarta hålen inte utövade så stort inflytande, så stjärnor fortsatte att skapas under en längre period."
Dr Gupta och Dr Tran, båda är baserade vid University of NSW, Sydney, fann att de kunde förutsäga slutet på stjärnbildningen baserat på storleken på en galax skiva - den platta, cirkulär region som omger dess centrum, som består av stjärnor, vätgas och damm.
"Där stjärnorna på skivan är vida spridda - man kan kalla det "uppsvälld" - förblir gasen svalare, så fortsätter att smälta samman under gravitationen och bilda nya stjärnor, " sa Dr Gupta.
"I galaxer med mer kompakta skivor, gasen värms upp ganska snabbt och är snart för energisk för att blanda ihop, så bildandet av stjärnor slutar strax efter kosmisk middagstid. Puffy disks fortsätter att gå mycket längre, säg så långt som kosmiskt afternoon tea."
För att göra sina upptäckter, forskarna, med kollegor från Melbourne, Tyskland, Mexiko och USA, använde kosmologiska galaxbildningssimuleringar från ett internationellt samarbete känt som IllustrisTNG-projektet.
En graf som visar hur utsträckta eller "svulstiga" galaxer fortsätter att göra stjärnor längre in på den kosmiska eftermiddagen än kompakta. Kredit:Anshu Gupta
Detta integrerades med djupa observationer från ett australiensiskt leddt projekt känt som Multi-Object Spectroscopic Emission Line (MOSEL) Survey.
"IllustrisTNG-simuleringarna krävde miljontals timmars superdatortid, " sa Dr. Tran.
"Och MOSEL-undersökningen behöver både WM Keck-observatoriet i Hawai'i och Hubble Space Telescope.
"Resultaten betyder att vi för första gången har kunnat fastställa ett samband mellan diskstorlek och stjärntillverkning. Så nu kommer astronomer att kunna titta på vilken galax som helst i universum och exakt förutsäga när den kommer att sluta göra stjärnor— strax efter lunch, eller senare på den kosmiska eftermiddagen."
Vintergatan, tillfälligtvis, är en massiv galax som fortfarande gör stjärnor. Det beror på att det var något av en kosmisk senstartare. När den kosmiska middagen anlände var den mycket liten – innehöll bara en tiondel av den stjärnmassa den är värd för idag – och uppnådde inte "massiv" status förrän mycket, mycket senare.
Som ett resultat, gasen och dammet i den har ännu inte värmts upp tillräckligt för att släcka stjärntillverkningsprocessen.
Det är det inte, dock, en utvidgad pösig galax, så det kommer att släcka, relativt sett, snarare förr än senare.
"Kosmisk middag var länge sedan, " sa Dr. Gupta. "Jag skulle säga att vid det här laget har universum nått kosmisk kväll. Det är inte natt ännu, men saker och ting har definitivt saktat ner."
