SDSS J1448+1010 är en nyligen vilande massiv galax som föddes när universum var vid ungefär hälften av sin nuvarande ålder och närmar sig slutförandet av en sammanslagning med en annan galax. Under loppet av denna sammanslagning kastade tyngdkraften vad som uppgår till nästan hälften av systemets stjärnbildande gas bort från galaxen, vilket gör att den inte kan bilda nya stjärnor. Denna sammansatta bild kombinerar blå/vit data från Hubble Space Telescope (HST) och röd/orange data från Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) för att visa fördelningen efter sammanslagningen av gas och stjärnor från den nu vilande galaxen in i strömmar av material som kallas tidvattensvansar. Kredit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Spilker et al (Texas A&M), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)
Medan de observerade en nyligen vilande galax med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) och Hubble Space Telescope (HST), upptäckte forskare att den hade slutat bilda stjärnor inte för att den hade förbrukat all sin gas utan för att det mesta av dess stjärnbildande bränsle hade kastats ut ur systemet när det slogs samman med en annan galax. Resultatet är det första för ALMA-forskare. Vad mer är, om det visar sig vara vanligt, kan resultaten förändra hur forskare tänker på galaxsammanslagningar och dödsfall. Resultaten av forskningen publiceras i The Astrophysical Journal Letters .
När galaxer rör sig genom universum möter de ibland andra galaxer. När de interagerar drar varje galax gravitation mot den andra. Den efterföljande dragkampen kastar bort gas och stjärnor från galaxerna och lämnar efter sig strömmar av material som kallas tidvattensvansar.
Och det är precis vad forskare tror hände med SDSS J1448+1010, men med en plottwist. Den massiva galaxen, som föddes när universum var ungefär hälften av sin nuvarande ålder, har nästan slutfört att smälta samman med en annan galax. Under observationer med HST och ALMA – ett internationellt samarbete där U.S. National Science Foundations National Radio Astronomy Observatory (NRAO) är en partner – upptäckte forskare tidvattensvansar som innehåller ungefär hälften av hela systemets kalla, stjärnbildande gas. Upptäckten av det kraftfullt kasserade materialet - lika med 10 miljarder gånger massan av jordens sol - var en indikation på att sammanslagningen kan vara ansvarig för att stoppa stjärnbildningen, och det är något forskarna inte förväntade sig.
"Vad som till en början gjorde den här massiva galaxen intressant var att den av någon anledning plötsligt slutade bilda stjärnor för cirka 70 miljoner år sedan omedelbart efter en explosion av stjärnbildande aktivitet. De flesta galaxer är glada över att bara fortsätta att bilda stjärnor", säger Justin Spilker. en astronom vid Texas A&M University och huvudförfattaren till tidningen. "Våra observationer med ALMA och Hubble visade att den verkliga anledningen till att galaxen slutade bilda stjärnor är att fusionsprocessen kastade ut ungefär hälften av gasbränslet för stjärnbildning i det intergalaktiska rymden. Utan bränsle kunde galaxen inte fortsätta att bilda stjärnor."
Forskare som observerade den nyligen vilande galaxen SDSS J1448+1010 fann att det mesta av dess stjärnbildande bränsle hade kastats ut ur systemet när det gick samman med en annan galax. Den gasen bildar inte nya stjärnor för galaxen utan förblir i närheten i nya strukturer som kallas tidvattensvansar. Denna konstnärs uppfattning visar strömmen av gas och stjärnor som slungades bort från den massiva galaxen under dess sammanslagning. Kredit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S.Dagnello (NRAO/AUI/NSF)
Upptäckten kastar ljus över de processer genom vilka galaxer lever eller dör, och hjälper forskare att bättre förstå deras evolution.
"När vi tittar ut på universum ser vi några galaxer som aktivt bildar nya stjärnor, som vår egen Vintergatan, och några som inte är det. Men de där "döda" galaxerna har många gamla stjärnor i sig, så de måste ha bildade alla dessa stjärnor någon gång och slutade sedan göra nya", säger Wren Suess, en kosmologistipendiat vid University of California Santa Cruz och medförfattare till tidningen. "Vi förstår fortfarande inte alla processer som får galaxer att sluta bilda stjärnor, men den här upptäckten visar hur kraftfulla dessa stora galaxsammanslagningar är och hur mycket de kan påverka hur en galax växer och förändras över tiden."
Eftersom det nya resultatet är från en enda observation, är det för närvarande oklart hur vanlig denna dragkamp och dess resulterande stillhet kan vara. Upptäckten utmanar dock långvariga teorier om exakt hur stjärnbildningen stannar och galaxer dör och har gett forskare en spännande ny utmaning:att hitta fler exempel.
"Även om det är ganska tydligt från det här systemet att kall gas verkligen kan hamna långt utanför ett fusionssystem som stänger av en galax, säger provstorleken för en galax oss väldigt lite om hur vanlig den här processen är", säger David Setton, en doktorand vid institutionen för fysik och astronomi vid University of Pittsburgh och en medförfattare till uppsatsen. "Men det finns många galaxer där ute som J1448+1010 som vi kan fånga mitt i dessa krascher och studera exakt vad som händer med dem när de går igenom det stadiet. Utstötningen av kall gas är en spännande nyhet en del av det lugna pusslet, och vi är glada över att försöka hitta fler exempel på detta."
Spilker tillade, "Astronomer brukade tro att det enda sättet att få galaxer att sluta bilda stjärnor var genom riktigt våldsamma, snabba processer, som ett gäng supernovor som exploderar i galaxen för att blåsa ut det mesta av gasen ur galaxen och värma upp resten . Våra nya observationer visar att det inte krävs en "flaskig" process för att skära av stjärnbildning. Den mycket långsammare sammansmältningsprocessen kan också sätta stopp för stjärnbildning och galaxer." + Utforska vidare
