Na podstawie przebadania dużej ilości galaktyk, naukowcy doszli do wniosku, że procesy gwiazdotwórcze napędzane są raczej poprzez dostawy materii niż przez kolizje i złączenia galaktyczne, choć prowadzą one do nagłego wybuchu aktywności gwiazdotwórczej. Nowe teoria w szczególności wspiera tezę, że wyczerpanie się w galaktyce zapasów gazu, prowadzi do stopniowego zaniku aktywności gwiazdotwórczej.

Wnioski opracowno na podstawie badania Extended Groth Strip Survey, w którym wzięły udział zarówno naziemne jak i kosmiczne teleskopy. W przeglądzie badany był jeden kawałek nieba i uzyskano przejrzysty obraz odległych zakątków Wszechświata.

Wykorzystując ogromne możliwości instrumentów biorących udział w projekcie, naukowcy określili masę galaktyk, tempo powstawania młodych gwiazd oraz ilość gwiazd do tej pory wyprodukowanych. Wszystko to dla ponad 3500 galaktyk. Okazało się, że masa galaktyki stanowi ważny czynnik wpływający na tempo powstawania gwiazd oraz jego zmianę wraz z upływem czasu.

Wyłania się z tego obraz, na którym w ciężkich galaktykach szybko i wcześniej dochodzi do działalności gwiazdotwórczej, podczas gdy w mniejszych galaktykach proces odbywa się w dłuższej skali czasowej” – mówi Kai Noeske z Uniwersytetu w Santa Cruz w Kalifornii.

Wyniki badań stanowią część ciągnącej się obecnie dabaty dotyczącej wagi kolizji międzygalaktycznych i okresów aktywności gwiazdotwórczej nią spowodowanych pośród mechanizmów fizycznych odpowiedzialnych za formowanie się gwiazd.

Widzmy, jak niezaburzone galaktyki stopniowo zużywają swój gaz i wygasają jak dopalająca się szczapa drewna“.

Podczas przeglądu Extended Groth Strip współpracowało 16 instytucji, które użyczyły swoich danych i zasobów, aby umożliwić jak najbardziej szczegółowe zbadanie regionu nieba.

Światło z odległych galaktyk potrzebuje czasu, aby dojść do Ziemi. Dlatego spoglądając na nie, naukowcy patrzą wstecz, na młodszy Wszechświat. W badaniu uwzględniono galaktyki o wartości przesunięcia widma ku czerwieni dochodzącej do 1,4, co odpowiada spoglądaniu 9 miliardów lat w przeszłość (dwie trzecie wieku Wszechświata). Badane galaktyki były dodatkowo zróżnicowane pod względem masy.

Udało nam się wyśledzić proces gwiazdotwórczy w galaktykach liczących sobie ponad połowę wieku Wszechświata. Okazuje się, że dla wszystkich galaktyk, czy małych czy dużych, tempo aktywności gwiazdotwórczej maleje, tak że każda jest mniej aktywna teraz niż była kiedyś“. – mówi David Koo z tego samego uniwersytetu.

Już wcześniejsze przeglądy galaktyk wskazywały, że aktywność gwiazdotwórcza była większa gdy cofano się w czasie. Jedno z zaproponowanych wyjaśnień sugerowało, że w przeszłości galaktyczne złączenia mogły być powszechniejsze niż obecnie, w wyniku czego aktywność gwiazdotwórcza również była większa.

Wykryliśmy, że złączenia galaktyk nie grają dominującej roli w procesie formowania się gwiazd, gdyż również w normalnie wyglądających, niezakłóconych galaktykach procesy gwiazdotwórcze są silne. Prawdopodobnie jest więcej mechanizmów, które pobudzają formację gwiazd. My zadaliśmy pytanie, który z nich jest dominujący. Zlewanie się galaktyk jest czynnikiem gwiazdotwórczym, ale nie głównym” – mówi Koo.

Koo i Noeske są członkami grupy badawczej DEEP2, jednej z 7 grup zaangażowanych w projekt Extended Groth Strip. Grupa DEEP (Deep Extragalactic Evolutionary Probe) rozpoczęła swą działalność około 15 lat temu, naukowcy używają w swych badaniach 10-metrowego teleskopu z Keck Observatory oraz Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Skupiają się na zakrojonych na szeroką skalę badaniach odległych galaktyk. 3 lata temu rozpoczęła się druga faza projektu, w której wykorzystuje się spektrograf DEIMOS zamontowany na Keck II. Za pomocą DEIMOSa zgromadzono do tej pory dane spektroskopowe dla 40000 galaktyk.

DEEP2 zaobserwował 13 tysięcy galaktyk w ramach Extended Groth Strip. Jest to jeden z czterech obszarów badanych przez nauwkoców DEEP2. Dla swoich badań Noeske użył również danych użyczonych przez NASA – zdjęć w podczerwieni dostarczonych przez Kosmiczny Teleskop Spitzera. Były one szczególnie cenne, gdyż pozwalały przejrzeć przez pył przysłaniający miejsca formowania się gwiazd w odległych galaktykach. Pozwoliło to na bardzo dokładne określenie tempa powstawania gwiazd.

Naukowcy korzystali również z danych w promieniowaniu rentgenowskim, radiowym, świetle widzialnym i ultrafioletowym. “To bardzo wyjątkowy okres w astronomii, gdyż po raz pierwszy możemy połączyć dane praktycznie ze wszystkich znaczących częstotliwości” – mówi Koo.

Nad interpretacją zebranych danych pracują również inni naukowcy, jak Kevin Bundy z California Institute of Technology, który bada, jak schyłek procesu gwiazdotwórczego jest powiązany z ciężarem i środowiskiem galaktyki; czy Jennifer Lotz z National Optocal Astronomy Observatory (NOAO) i Lihwai Lin Narodowego Uniwersytetu na Tajwanie, którzy chcą zmierzyć częstość złączeń międzygalaktycznych i ich wpływ na procesy gwiazdotwórcze na przestrzeni ostatnich 8 miliardów lat.

Autor

Anna Marszałek