Что уничтожает галактики раньше времени?

В Млечном Пути скорость образования звезд составляет около одной солнечной массы в год. Около 10 миллиардов лет назад тот же процесс составлял десять солнечных масс в год. Что случилось?

Звезды рождаются в гигантских молекулярных облаках (GMCs), и астрономы считают, что окружающая среда в галактиках влияет на эти облака и их способность порождать новые звезды. Иногда окружающая среда настолько экстремальна, что целые галактики перестают образовывать новые звезды.

Астрономы называют это «тушением», и они хотят знать, что его вызывает.

Галактическое тушение - одна из давних загадок астрофизики. Астрономы и астрофизики подробно изучили это явление и предложили различные возможные объяснения.

Одна из идей называется обратной связью с черной дырой. В этом сценарии, когда сверхмассивная черная дыра в центре галактики втягивает материал, она высвобождает энергию обратно в галактику. Эта энергетическая обратная связь нарушает газоснабжение галактики. Газ из гало больше не поступает в галактику для подпитки звездообразования.

Другие исследователи указали на слияние галактик в качестве виновника. Некоторые сосредоточились на том, сколько времени занимает процесс тушения. Некоторые нашли доказательства того, что это происходит всего за 100 миллионов лет. Другие обнаружили, что это может занять миллиарды лет.

Есть много вопросов о процессе галактического тушения.

Новое исследование поможет астрофизикам решить этот вопрос. Его название "VERTICO: Окружающая среда Девы в исследовании CO", и оно доступно на сервере препринтов arxiv. Главный исследователь - Тоби Браун, астрофизик и научный сотрудник Национального исследовательского совета Канады.

Этот исследование проводится по-другому. Вместо того чтобы фокусироваться на отдельных галактиках, которые испытывают тушение, он рассматривает скопления галактик. Скопления галактик могут быть очень экстремальными средами, и они являются предметом изучения в астрофизике.

VERTICO - это среда Девы, исследованная при изучении окиси углерода. Браун использовал ALMA для картирования звездообразующего молекулярного газа в 51 отдельной галактике в скоплении Дева. Скопление Девы является нашим ближайшим соседним скоплением галактик и содержит около двух тысяч галактик.

"Что VERTICO показывает лучше, чем когда-либо прежде, так это то, какие физические процессы влияют на молекулярный газ и как он определяют жизнь и смерть галактики", - сказал руководитель проекта VERTICO Тоби Браун в пресс-релизе.

Скопление Девы огромно, и оно также близко к нам. Это делает его естественной мишенью для такого исследования, как VERTICO. "VERTICO является идеальным ресурсом для изучения судьбы молекулярного газа в скоплениях галактик и физики процессов, обусловленных окружающей средой, которые нарушают цикл звездообразования", - пишут авторы в своей статье.

Скопление Девы необычно по сравнению с другими скоплениями: там происходит много звездообразования.

"Скопление Девы немного необычно тем, что в нем относительно большое количество галактик, которые все еще формируют звезды", - сказала Кристин Уилсон, профессор Университета Макмастера и один из главных исследователей проекта VERTICO. "Во многих скоплениях галактик во Вселенной преобладают красные галактики с небольшим количеством газа и образованием звезд".

"Скопление Девы - это самая экстремальная область локальной Вселенной, заполненная плазмой с температурой в миллион градусов, экстремальными скоростями галактик, жестокими взаимодействиями между галактиками и их окружением, деревней пенсионеров галактики и, соответственно, кладбищем галактик", - сказал Браун.

Браун объяснил, что все эти факторы создают выделение газа, которое лишает галактики газа, необходимого для образования новых звезд.

"Удаление газа - один из самых впечатляющих и жестоких внешних механизмов, которые могут остановить звездообразование в галактиках", - сказал Браун. "Удаление газа происходит, когда галактики движутся так быстро через горячую плазму в скоплении, что огромное количество холодного молекулярного газа удаляется из галактики, как будто газ сметается огромной космической метлой. Превосходное качество наблюдений VERTICO позволяет нам лучше видеть и понимать такие механизмы".

VERTICO сам по себе не является ответом на вопрос о галактическом тушении. Вместо этого он представляет собой набор данных с высоким разрешением для изучения. "Наша цель в этой работе состоит в том, чтобы предоставить обзор и подчеркнуть его потенциал в качестве ресурса для выявления роли, которую окружающая среда играет в эволюции галактики. С этой целью VERTICO будет использоваться для изучения судьбы молекулярного газа в скоплениях галактик и физики процессов, обусловленных окружающей средой, которые нарушают цикл звездообразования", - пишут авторы.

В этом смысле он похож на другие исследования, такие как GAIA и SLOAN Digital Sky Survey (SDSS), например. GAIA создала точную трехмерную карту Млечного Пути, каталогизировав более миллиарда объектов. SDSS создал самую подробную карту Вселенной со спектрами более трех миллионов объектов.

Создатели VERTICO надеются, что их работа сможет внести тот же вклад, что и исследования, такие как GAIA и SDSS.

"Мы надеемся, что VERTICO продвинет наше понимание и предоставит ценный ресурс наследия, который будет служить сообществу на долгие годы", - пишут они.

"На протяжении многих лет возникало много вопросов о том, влияет ли и как кластерная среда на молекулярный газ в галактиках и как именно эта среда может способствовать их гибели. Нам еще предстоит проделать большую работу, но я уверен, что VERTICO позволит нам ответить на эти вопросы раз и навсегда", - сказал соавтор исследования Уилсон.