Ett team av astronomer som använder Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) har slutfört den första inventeringen av molekylära moln i det närliggande universum, avslöjar att i motsats till tidigare vetenskaplig uppfattning, dessa stellar plantskolor ser inte alla ut och fungerar likadant. Faktiskt, de är lika olika som människorna, hem, stadsdelar och regioner som utgör vår egen värld.

Stjärnor bildas av moln av damm och gas som kallas molekylära moln, eller stellar plantskolor. Varje stjärnkammare i universum kan bilda tusentals eller till och med tiotusentals nya stjärnor under sin livstid. Mellan 2013 och 2019, astronomer på PHANGS-projektet (Physics at High Angular Resolution in Nearby GalaxieS) genomförde den första systematiska undersökningen av 100, 000 stjärnkammare över 90 galaxer i det närliggande universum för att få en bättre förståelse för hur de ansluter tillbaka till sina modergalaxer.

"Vi brukade tro att alla stellar plantskolor över varje galax måste se mer eller mindre likadana ut, men den här undersökningen har visat att så inte är fallet, och stellar plantskolor förändras från plats till plats, sa Adam Leroy, docent i astronomi vid Ohio State University (OSU), och huvudförfattare till artikeln som presenterar PHANGS ALMA-undersökningen. "Det här är första gången som vi någonsin har tagit millimetervågsbilder av många närliggande galaxer som har samma skärpa och kvalitet som optiska bilder. Och medan optiska bilder visar oss ljus från stjärnor, dessa banbrytande nya bilder visar oss de molekylära molnen som bildar dessa stjärnor."

Forskarna jämförde dessa förändringar med hur människor, hus, stadsdelar och städer uppvisar liknande egenskaper men förändras från region till region och land till land.

"För att förstå hur stjärnor bildas, vi måste koppla födelsen av en enda stjärna tillbaka till dess plats i universum. Det är som att länka en person till sitt hem, grannskap, stad och region. Om en galax representerar en stad, då är grannskapet spiralarmen, huset den stjärnbildande enheten, och närliggande galaxer är närliggande städer i regionen, sa Eva Schinnerer, en astronom vid Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) och huvudforskare för PHANGS-samarbetet "Dessa observationer har lärt oss att 'grannskapet' har små men uttalade effekter på var och hur många stjärnor som föds."

För att bättre förstå stjärnbildningen i olika typer av galaxer, laget observerade likheter och skillnader i molekylära gasegenskaper och stjärnbildningsprocesser hos galaxskivor, stjärnbarer, spiralarmar, och galaxcentra. De bekräftade att platsen, eller grannskap, spelar en avgörande roll i stjärnbildningen.

"Genom att kartlägga olika typer av galaxer och det mångsidiga utbudet av miljöer som finns inom galaxer, vi spårar hela skalan av förhållanden under vilka stjärnbildande gasmoln lever i dagens universum. Detta gör att vi kan mäta inverkan som många variabler har på hur stjärnbildningen sker, sa Guillermo Blanc, en astronom vid Carnegie Institution for Science, och en medförfattare på tidningen.

"Hur bildas stjärnor, och hur deras galax påverkar den processen, är grundläggande aspekter av astrofysik, sade Joseph Pesce, National Science Foundations programansvarig för NRAO/ALMA. "PHANGS-projektet utnyttjar ALMA-observatoriets utsökta observationskraft och har gett en anmärkningsvärd insikt i historien om stjärnbildning på ett nytt och annorlunda sätt."

Annie Hughes, en astronom vid L'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), tillade att detta är första gången forskare har en ögonblicksbild av hur stjärnbildande moln verkligen är över ett så brett utbud av olika galaxer. "Vi fann att egenskaperna hos stjärnbildande moln beror på var de är belägna:moln i de täta centrala delarna av galaxer tenderar att vara mer massiva, tätare, och mer turbulenta än moln som finns i en galaxs tysta utkant. Molnens livscykel beror också på deras miljö. Hur snabbt ett moln bildar stjärnor och processen som i slutändan förstör molnet verkar båda bero på var molnet bor."

Detta är inte första gången som stjärnväxter har observerats i andra galaxer med hjälp av ALMA, men nästan alla tidigare studier fokuserade på enskilda galaxer eller delar av en. Under en femårsperiod, PHANGS samlade en fullständig bild av den närliggande populationen av galaxer. "PHANGS-projektet är en ny form av kosmisk kartografi som låter oss se mångfalden av galaxer i ett nytt ljus, bokstavligen. Vi ser äntligen mångfalden av stjärnbildande gas i många galaxer och kan förstå hur de förändras över tiden. Det var omöjligt att göra dessa detaljerade kartor innan ALMA, sa Erik Rosolowsky, Docent i fysik vid University of Alberta, och en medförfattare till forskningen. "Denna nya atlas innehåller 90 av de bästa kartorna som någonsin gjorts som avslöjar var nästa generation av stjärnor kommer att bildas."

För laget, den nya atlasen betyder inte slutet på vägen. Medan undersökningen har besvarat frågor om vad och var, det har uppfostrat andra. "Det här är första gången vi har fått en klar bild av populationen av stjärnbarnkammare över hela det närliggande universum. I den meningen, det är ett stort steg mot att förstå var vi kommer ifrån, ", sade Leroy. "Medan vi nu vet att stjärnornas plantskolor varierar från plats till plats, vi vet fortfarande inte varför eller hur dessa variationer påverkar stjärnorna och planeterna som bildas. Det här är frågor som vi hoppas kunna besvara inom en snar framtid."

Tio artiklar som beskriver resultaten av PHANGS-undersökningen presenteras denna vecka vid det 238:e mötet i American Astronomical Society.