Vänster:bäst passande temperatur från 10 till 50 K jämfört med tillbakablickstid från ett urval av 139 535 COSMOS2015-galaxer med S/N> 10 i V-bandet (Laigle et al. 2016). Vid varje rödförskjutning normaliseras fördelningen individuellt för att framhäva temperaturfördelningen vid alla rödförskjutningar. Med ökad rödförskjutning passar färre galaxer vid lägre temperaturer. Till höger:lådbilsutjämnt medelvärde med standardavvikelse för best-fit gastemperatur vid olika tillbakablickstider (med medelvärde bestämt från objekt i 2 Gyr-breddsåldersfack och inte inklusive galaxer som passar vid temperaturområdets gränser). Medeltemperaturen ökar från ~28 till ~36 K från nuvarande till 12 Gyr, medan spridningen minskar. Kredit:The European Physical Journal E (2022). DOI:10.1140/epje/s10189-022-00183-5
Ett team av astrofysiker från Köpenhamns universitet har kommit fram till ett stort resultat angående stjärnpopulationer bortom Vintergatan. Resultatet kan förändra vår förståelse av ett brett spektrum av astronomiska fenomen, inklusive bildandet av svarta hål, supernovor och varför galaxer dör.
Så länge som människor har studerat himlen har hur stjärnor ser ut i avlägsna galaxer varit ett mysterium. I en studie publicerad idag i The Astrophysical Journal , ett team av forskare vid Köpenhamns universitets Niels Bohr Institute utmanar tidigare förståelser av stjärnor bortom vår egen galax.
Sedan 1955 har det antagits att sammansättningen av stjärnor i universums andra galaxer liknar den hos hundratals miljarder stjärnor i vår egen — en blandning av massiva, medelmassa- och lågmassastjärnor. Men med hjälp av observationer från 140 000 galaxer över universum och en lång rad avancerade modeller har teamet testat om samma fördelning av stjärnor som syns i Vintergatan gäller någon annanstans. Svaret är nej. Stjärnor i avlägsna galaxer är vanligtvis mer massiva än de i vårt "lokala grannskap". Fyndet har stor inverkan på vad vi tror att vi vet om universum.
"Stjärnans massa säger oss astronomer mycket. Om du ändrar massan ändrar du också antalet supernovor och svarta hål som uppstår ur massiva stjärnor. Som sådant betyder vårt resultat att vi måste revidera många av sakerna vi antog en gång, eftersom avlägsna galaxer ser helt annorlunda ut än våra egna", säger Albert Sneppen, doktorand vid Niels Bohr Institute och första författare till studien.
Analyserat ljus från 140 000 galaxer
Forskare antog att storleken och vikten av stjärnor i andra galaxer liknade vår egen i mer än femtio år, av den enkla anledningen att de inte kunde observera dem genom ett teleskop, som de kunde med stjärnorna i vår egen galax.
Fjärran galaxer är miljarder ljusår bort. Som ett resultat når bara ljus från deras mäktigaste stjärnor någonsin jorden. Detta har varit en huvudvärk för forskare runt om i världen i flera år, eftersom de aldrig exakt kunde klargöra hur stjärnor i andra galaxer fördelades, en osäkerhet som tvingade dem att tro att de var fördelade ungefär som stjärnorna i vår Vintergatan.
"Vi har bara kunnat se toppen av isberget och vetat länge att det inte var ett särskilt bra antagande att förvänta sig att andra galaxer skulle se ut som våra egna. Men ingen har någonsin kunnat bevisa att andra galaxer galaxer bildar olika populationer av stjärnor. Den här studien har gjort det möjligt för oss att göra just det, vilket kan öppna dörren för en djupare förståelse av galaxbildning och evolution", säger docent Charles Steinhardt, medförfattare till studien.
I studien analyserade forskarna ljus från 140 000 galaxer med hjälp av COSMOS-katalogen, en stor internationell databas med mer än en miljon observationer av ljus från andra galaxer. Dessa galaxer är fördelade från universums närmaste till längsta håll, från vilket ljus har färdats hela tolv miljarder år innan det kan observeras på jorden.
Massiva galaxer dör först
Enligt forskarna kommer den nya upptäckten att ha en lång rad implikationer. Till exempel är det fortfarande olöst varför galaxer dör och slutar bilda nya stjärnor. Det nya resultatet tyder på att detta kan förklaras av en enkel trend.
"Nu när vi bättre kan avkoda stjärnornas massa kan vi se ett nytt mönster; de minst massiva galaxerna fortsätter att bilda stjärnor, medan de mer massiva galaxerna slutar föda nya stjärnor. Detta tyder på en anmärkningsvärt universell trend i döden av galaxer", avslutar Sneppen. + Utforska vidare
