Sposób formowania się gwiazd w galaktykach pozostaje ważnym otwartym pytaniem. Ponowna analiza pomiarów obserwacyjnych rzuca nowe światło na ten problem.
Gwiazdy rodzą się w gęstych obłokach wodoru molekularnego, który przenika przestrzeń międzygwiazdową większości galaktyk. Chociaż fizyka powstawania gwiazd jest złożona, w ostatnich latach nastąpił znaczny postęp w rozumieniu, jak w galaktycznym środowisku tworzą się gwiazdy. Jednak nadal otwartą kwestią pozostaje to, co ostatecznie decyduje o poziomie powstawania gwiazd w galaktykach.
Zasadniczo na aktywną gwiazdotwórczość wpływają dwa główne czynniki: ilość gazu molekularnego obecnego w galaktykach oraz skala czasowa, w której rezerwuar gazu zostaje wyczerpany, przekształcając się w gwiazdy. Podczas gdy masa gazu w galaktykach jest regulowana przez wpływy, wypływy i zużycie gazu, fizyka przekształcania się gazu w gwiazdy nie jest obecnie dobrze poznana. Biorąc pod uwagę jego potencjalnie krytyczną rolę, podjęto wiele wysiłków, aby na podstawie obserwacji określić skalę czasową wyczerpywania się gazu. Doprowadziło to do sprzecznych wyników, częściowo ze względu na wyzwanie związane z pomiarem mas gazów przy obecnych granicach wykrywalności.
Niniejsze badanie wykorzystuje nową metodę statystyczną opartą na modelowaniu bayesowskim do właściwego uwzględnienia galaktyk z niewykrytą ilością wodoru molekularnego lub atomowego, aby zminimalizować błąd obserwacyjny. Nowa analiza pokazuje, że w typowych galaktykach gwiazdotwórczych wodór molekularny i atomowy są przekształcane w gwiazdy w przybliżeniu w stałych skalach czasowych odpowiednio 1 i 10 mld lat. Jednakże okazało się, że niezwykle aktywne galaktyki mają znacznie krótsze skale czasowe wyczerpywania się gazu. Odkrycia te sugerują, że powstawanie gwiazd w typowych galaktykach jest rzeczywiście bezpośrednio powiązane z ogólnym rezerwuarem gazu, a zatem zależy od szybkości, z jaką gaz wchodzi do galaktyki lub ją opuszcza. W przeciwieństwie do tego, znacznie wyższa aktywność powstawania gwiazd w rozbłyskach gwiazdotwórczych ma prawdopodobnie inne fizyczne pochodzenie, takie jak interakcje galaktyk lub niestabilności dysków galaktycznych.
Analiza ta oparta jest na danych obserwacyjnych pobliskich galaktyk. Obserwacje przy pomocy Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), Square Kilometer Array (SKA) i innych obserwatoriów umożliwiają badanie zawartości gazu w dużej liczbie galaktyk w całej kosmicznej historii. Nadrzędne znaczenie będzie miało kontynuowanie rozwoju metod statystycznych i naukowych, aby dokładnie wyodrębnić fizyczne zawartości tych nowych obserwacji i w pełni odkryć tajemnice powstawania gwiazd w galaktykach.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
How nearby galaxies form their stars
The link between star formation and gas in nearby galaxies
Źródło: University of Zurich
Na ilustracji: Wizualizacja gazu wewnątrz i wokół galaktyki podobnej do Drogi Mlecznej we współczesnym Wszechświecie zgodnie z przewidywaniami symulacji kosmologicznej przeprowadzonej przez autora artykułu. Źródło: University of Zurich.
