Kluster av galaxer är de största utrymmena i universumet och innehåller hundratals eller till och med tusentals galaxer. I den täta och ogästvänliga miljön i dessa kluster samverkar galaxer aktivt, och detta kan avsluta eller bromsa stjärnbildningen. Astronomer vill veta varför.
Galaxer dör i universumets mest extrema hörn. Deras stjärnbildning stannar, och astronomer vill veta varför.
Deltagarna i ett stort projekt under ledning av kanadensarna hoppas kunna göra detta. I sitt arbete kommer de att använda ett av de modernaste teleskopen. Det nya programmet heter VERTICO, och målet är att studera i detalj hur miljön dödar sina galaxer.
Som den vetenskapliga direktören för detta program leder jag ett team på 30 specialister som använder Large Atacam Millimeter Complex (ALMA) och registrerar högupplösta molekylväte i ett gasformigt tillstånd i 51 galaxer från det närmaste galaxklyngen som kallas Virgo Cluster.
Atacama-komplexet uppgick till 1,4 miljarder dollar 2013. Det är en antennuppsättning av flera sammankopplade radioteleskop installerade på en höjd av 5000 meter i Atacamaöknen i norra Chile. Det är resultatet av internationella partnerskap mellan Europa, USA, Kanada, Japan, Sydkorea, Taiwan och Chile. Som det största markbaserade astronomiska projektet som för närvarande är i drift är ALMA det mest avancerade millimetervågsteleskopkomplexet. Den är idealisk för att studera kluster av tät, kall gas från vilken nya stjärnor bildas, eftersom denna gas inte kan ses i den synliga delen av spektrumet.
ALMA: s ambitiösa forskningsprogram, som VERTICO, är utformade för att hantera strategiska vetenskapliga problem som leder till stora framsteg och genombrott inom området.
Kluster av galaxer
Kampanjvideo:
Hur galaxer lever i universum, hur de interagerar med sin intergalaktiska miljö och med varandra har en stor inverkan på deras förmåga att bilda stjärnor. Men frågan om hur exakt detta intergalaktiska utrymme förutbestämmer galaxernas liv och död förblir obesvarat.
Kluster av galaxer är de mest massiva och största utrymmena i universumet och innehåller hundratals eller till och med tusentals galaxer. Där det finns massa, finns det tyngdkraften. Och de kolossala gravitationskrafter som finns i klusterna påskyndar galaxerna till enorma hastigheter, ofta tusentals kilometer per sekund, och värmer också plasma i intergalaktiskt utrymme till så höga temperaturer att det börjar avge röntgenstrålar.
I den täta och ogästvänliga miljön i dessa kluster interagerar galaxer aktivt med sin omgivning och med varandra. Denna interaktion kan avsluta eller bromsa stjärnbildningen.
Att förstå vilka kylmekanismer som stoppar bildandet av stjärnor och hur de gör det är huvuduppgiften för deltagarna i det gemensamma VERTICO-programmet.
Galaxernas livscykel
När galaxer i deras kluster kollapsar kan intergalaktisk plasma snabbt avlägsna sin gas i en våldsam reaktion som kallas tidvattensstrippning. När det stjärnbildande bränslet avlägsnas dödar det väsentligen galaxen och förvandlar den till ett dött föremål där inga fler stjärnor bildas.
Dessutom kan klusterens höga temperatur stoppa kylningen av heta gaser och deras förtjockning, på grundval av vilka galaxer uppstår. I detta fall avlägsnas inte gasen i galaxen aktivt av miljön utan konsumeras som stjärnor bildas. Denna process leder till en långsam men obestämbar upphörande av stjärnbildningen. Denna uppsägning har ett ganska konstigt och smärtsamt namn: utmattning eller kvävning.
Dessa processer kan fortsätta på olika sätt, men var och en av dem lämnar ett unikt och identifierbart spår i gasen som bildar stjärnorna i galaxen. En av VERTICO-programmets huvuduppgifter är att dela dessa spår och bilda en bild av hur kluster orsakar förändringar i galaxer. Baserat på resultaten från många års arbete med att studera galaktisk evolution och påverkan av den intergalaktiska miljön på den, vill vi lösa nya, mycket viktiga gåtor.
Idealt forskningsämne
Virgo Cluster är en idealisk plats för en så detaljerad utforskning av yttre rymden. Detta är den närmaste stora galaxklyngen för oss och håller på att bildas. Detta innebär att vi kan få en statisk bild av galaxer i olika stadier av deras livscykler. Detta gör att vi kan skapa en detaljerad bild av hur stjärnbildningen avbryts i galaxer.
Galaxer i Virgo Cluster observeras vid nästan alla våglängder i det elektromagnetiska spektrumet (till exempel radiovågor, optiska vågor, ultraviolett ljus). Men vi kan ännu inte observera den stjärnbildande gasen (den utförs i millimeterområdet) med den nödvändiga noggrannheten och upplösningen. VERTICO, som ett av de största galaktiska prospekteringsprogrammen för ALMA, kommer att producera kartor med hög upplösning av molekylär vätgas (bränsle för stjärnbildning) för 51 galaxer.
Efter att ha fått data från detta stora prov av galaxer på Atakam-komplexet, kommer vi att kunna förstå exakt vilken kylmekanism - tidvattenavdrivning eller utmattning - som dödar galaxer i extrema miljöer och hur.
Genom att kartlägga stjärnbildande gas i galaxer, som är oåterkalleliga exempel på miljökylning, kommer VERTICO-medlemmar att utöka vår förståelse för hur galaxer bildas och utvecklas i dessa mest mättade områden i universum.
Toby Brown
