En ny studie från forskare som använder Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) tyder på att tidigare förskjutna gaser kan återanvändas i galaxer, potentiellt sakta ner processen för galaxdöd orsakad av tryckavlastning, och skapa unika strukturer som är mer motståndskraftiga mot dess effekter.

"Mycket av det tidigare arbetet med ramtrycksavskalade galaxer är fokuserat på materialet som tas bort från galaxer. I detta nya arbete ser vi en del gas som istället för att kastas ut ur galaxen för att aldrig återvända istället rör sig som en bumerang, att kastas ut men sedan cirkla runt och falla tillbaka till sin källa, sa William Cramer, en astronom vid Arizona State University och huvudförfattaren till den nya studien. "Genom att kombinera Hubble- och ALMA-data med mycket hög upplösning, vi kan bevisa att denna process pågår."

Ramtrycksavdrivning hänvisar till processen som förskjuter gas från galaxer, lämnar dem utan det material som behövs för att bilda nya stjärnor. När galaxer rör sig genom sina galaxhopar, het gas känd som intraklustermediet – eller, utrymmet mellan — fungerar som en kraftig vind, trycker ut gaser ur de resande galaxerna. Över tid, detta leder till svält och "död" av en gång aktiva stjärnbildande galaxer. Eftersom tryckavlastning kan påskynda galaxernas normala livscykel och ändra mängden molekylär gas i dem, det är av särskilt intresse för forskare som studerar livet, mognande, och galaxernas död.

"Vi har sett i simuleringar att inte all gas som pressas av kolvtrycksavdrivning flyr galaxen eftersom den måste nå flykthastighet för att faktiskt fly och inte falla tillbaka. Återuppbyggnaden som vi ser, vi tror är från gasmoln som trycktes ut ur galaxen genom tryckavlastning, och uppnådde inte flykthastighet, så de faller tillbaka, sa Jeff Kenney, en astronom vid Yale University, och medförfattaren till studien. "Om du försöker förutsäga hur snabbt en galax kommer att sluta bilda stjärnor med tiden och förvandlas till en röd, eller död galax, då vill du förstå hur effektivt kolvtrycket är för att ta bort gasen. Om du inte vet att gas kan falla tillbaka till galaxen och fortsätta att återvinnas och bilda nya stjärnor, du kommer att förutsäga stjärnornas släckning. Att ha bevis på denna process innebär mer exakta tidslinjer för galaxernas livscykel."

Den nya studien fokuserar på NGC 4921 – en bomrad spiralgalax och den största spiralgalaxen i Coma Cluster – belägen ungefär 320 miljoner ljusår från jorden i stjärnbilden Coma Berenices. NGC 4921 är av särskilt intresse för forskare som studerar effekterna av tryckavlastning eftersom bevis på både processen och dess efterdyningar är rikliga.

"Ramtrycket utlöser stjärnbildning på den sida där det har störst inverkan på galaxen, ", sa Cramer. "Det är lätt att identifiera i NGC 4921 eftersom det finns många unga blå stjärnor på den sida av galaxen där det förekommer."

Kenney tillade att tryckavlastning i NGC 4921 har skapat en stark, synlig gräns mellan var damm fortfarande finns i galaxen och där det inte finns. "Det finns en stark dammlinje, och utöver det, det finns nästan ingen gas i galaxen. Vi tror att den delen av galaxen nästan helt har rensats ut av ramtryck."

Genom att använda ALMAs Band 6-mottagare, forskare kunde lösa kolmonoxid, nyckeln till att "se" båda de områden av galaxen som saknar gas, samt de områden där den återanvänds. "Vi vet att majoriteten av molekylär gas i galaxer är i form av väte, men molekylärt väte är mycket svårt att observera direkt, ", sade Cramer. "Kolmonoxid används ofta som en proxy för att studera molekylär gas i galaxer eftersom det är mycket lättare att observera."

Förmågan att se mer av galaxen, även när det är som svagast, avslöjade intressanta strukturer som troligen skapats i processen med gasförskjutning, och ytterligare immun mot dess effekter. "Ramtryck verkar bilda unika strukturer eller filament i galaxer som är ledtrådar till hur en galax utvecklas under en ramtrycksvind. I fallet med NGC 4921, de har en slående likhet med den berömda nebulosan, skapelsens pelare, även om det är i mycket mer massiv skala, ", sa Cramer. "Vi tror att de stöds av magnetiska fält som hindrar dem från att tas bort med resten av gasen."

Observationer avslöjade att strukturerna är mer än bara gas och damm; filamenten har massa och mycket av det. "Dessa filament är tyngre och klibbigare - de håller fast vid sitt material hårdare än vad resten av galaxens interstellära medium kan göra - och de verkar vara kopplade till den där stora dammryggen både i rymden och i hastighet, " sa Kenney. "De är mer som melass än rök. Om du bara blåser på något som är rök, röken är lätt, och den sprids och går åt alla håll. Men det här är mycket tyngre än så."

Även om ett betydande genombrott, resultaten av studien är bara en utgångspunkt för Cramer och Kenney, som undersökte en liten del av bara en galax. "Om vi ​​vill förutsäga dödligheten för galaxer, och födelsetalen för nya stjärnor, vi måste förstå om och hur mycket av materialet som bildar stjärnor, ursprungligen förlorat på ramtryck, är faktiskt återvunnet, ", sade Cramer. "Dessa observationer är av bara en kvadrant av NGC 4921. Det finns sannolikt ännu mer gas som faller tillbaka till andra kvadranter. Medan vi har bekräftat att en del strippad gas kan "regna" ner igen, vi behöver fler observationer för att kvantifiera hur mycket gas som faller tillbaka och hur många nya stjärnor som bildas som ett resultat."

"En fascinerande studie, demonstrerar kraften hos ALMA och fördelen med att kombinera dess observationer med observationer från ett teleskop vid andra våglängder, " tillade Joseph Pesce, NRAO/ALMA programansvarig vid NSF. "Ramtrycksavdrivning är ett viktigt fenomen för galaxer i kluster, och att förstå processen bättre gör att vi kan förstå galaxens evolution – och naturen – bättre.

Resultaten av studien kommer att publiceras i en kommande upplaga av The Astrofysisk tidskrift .