När spektakulära kosmiska händelser som galaxkollisioner inträffar sätter det igång en reaktion för att bilda nya stjärnor och möjligen nya planeter som annars inte skulle ha bildats. Gravitationskraften som tvingar fram kollisioner mellan dessa galaxer skapar tidvattensvansar – det långa tunna området av stjärnor och interstellär gas.
Hubble-rymdteleskopets syn är så skarp att den kan se kluster av nyfödda stjärnor uppträdda längs dessa tidvattensvansar. De bildas när gasknutar gravitationsmässigt kollapsar och skapar cirka 1 miljon nyfödda stjärnor per hop.
Närmare bestämt har NASA:s rymdteleskop Hubble hittat 12 interagerande galaxer som har långa, grodyngelliknande tidvattensvansar av gas, damm och en uppsjö av stjärnor. Hubbles utsökta skärpa och känslighet för ultraviolett ljus har avslöjat 425 kluster av nyfödda stjärnor längs dessa svansar, som ser ut som strängar av semesterljus.
Varje klunga innehåller så många som 1 miljon blå nyfödda stjärnor.
Kluster i tidvattensvansar har varit kända i årtionden. När galaxer samverkar drar gravitationella tidvattenkrafter ut långa strömmar av gas och damm. Två populära exempel är antenn- och mössgalaxerna med sina långa, smala, fingerliknande projektioner.
I en studie som nyligen publicerades i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society astronomer använde den nära-infraröda förmågan hos NASA:s rymdteleskop Hubble för att studera tidvattensvanskluster och bestämma deras åldrar och massor, tillsammans med egenskaperna hos de sammanslagna galaxerna.
Michael Rodruck från Randolph-Macon College är huvudförfattare till denna studie med medförfattare inklusive Arizona State University-forskarna Sanchayeeta Borthakur och Karen Knierman från School of Earth and Space Exploration.
Ett team av astronomer använde en kombination av nya observationer och arkivdata för att få fram åldrar och massor av tidvattensvansstjärnhopar. De fann att dessa kluster är mycket unga - bara 10 miljoner år gamla. Och de verkar bildas i samma takt längs svansar som sträcker sig i tusentals ljusår.
"Dessa observationer berättar för oss hur stjärnor bildas och vad som reglerar dessa processer. Denna kunskap är avgörande för att förstå hur stjärnor i vår egen galax bildades", säger docent Sanchayeeta Borthakur, som är en observationsastronom specialiserad på extragalaktisk astronomi vid ASU:s School of Earth och rymdutforskning.
Svansarna ser ut som om de tar en galaxs spiralarm och sträcker ut den i rymden. Den yttre delen av armen dras som taffy från gravitationsdragkampen mellan ett par interagerande galaxer.
Före sammanslagningarna var galaxerna rika på dammiga moln av molekylärt väte som helt enkelt kan ha förblivit inerta. Men molnen knuffades och stötte mot varandra under mötena. Detta komprimerade vätet till den punkt där det utlöste en eldstorm av stjärnfödelse.
Ödet för dessa uppträdda stjärnhopar är osäkert. De kan förbli gravitationsmässigt intakta och utvecklas till klotformade stjärnhopar – som de som kretsar utanför planet för vår Vintergatans galax. Eller så kan de spridas för att bilda en gloria av stjärnor runt sin värdgalax, eller kastas ut för att bli vandrande intergalaktiska stjärnor.
"Det är så spännande att presentera kulmen på över två decenniers arbete med stjärnhopar i tidvattensvansar med hjälp av data från olika epoker av Hubble tillsammans med data från andra teleskop," sa biträdande professor Karen Knierman. "Jag började arbeta med det här projektet som student vid Penn State 1999, och en del av samma data och resultat används här. Vi fick ytterligare data från ett Hubble-program som jag var (huvudutredare) för när jag kom till ASU 2007 ."
Denna stjärnbildning av pärlband kan ha varit vanligare i det tidiga universum när galaxer kolliderade med varandra oftare. Dessa närliggande galaxer som observerats av Hubble är en proxy för vad som hände för länge sedan och tillåter oss därför att se in i det avlägsna förflutna.
"Det är en överraskning att se många av de unga föremålen i svansarna. Det säger oss mycket om effektiviteten i klusterbildning," sa Rodruck. "Med tidvattensvansar kommer du att bygga upp nya generationer av stjärnor som annars kanske inte hade funnits."
Mer information: Michael Rodruck et al, Stjärnkluster i tidvattenskräp, Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society (2023). DOI:10.1093/mnras/stad2886 , academic.oup.com/mnras/article/526/2/2341/7286662
Journalinformation: Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society
Tillhandahålls av Arizona State University
