Efter en langsom start har mælkevejs naboer opbygget deres stjerneformende spil


Når det drejede sig om at trække stjerner ud, begyndte Mælkevejs nærmeste galaktiske naboer til en langsom start. Men de henter fart nu.

Ved at lave de første detaljerede kemiske kort af en galakse ud over vores eget, fandt forskerne, at stjernedannelsen i de store og små magellaniske skyer har spidset i den seneste tid, efter en forsinkelse. De nye resultater giver ikke blot indsigt i den mest rigelige type af galakser i universet, men hjælper også med at forbedre forståelsen af ​​Vækstens udvikling.

Selvom de store og små magellaniske skyer (henholdsvis LMC og SMC) kun ligger 150.000 lysår fra Mælkevejen – lige ved siden af, astronomisk set – har astronomer haft det svært at studere deres sammensætning. [Dizzying Array of Stars Dazzles in New Hubble Photo]

"Det har været udfordrende at kortlægge deres fulde struktur", fortæller David Nidever, en astronom ved Montana State University, i sidste måned på det 23. aarlige møde i American Astronomical Society i Seattle. Nidever og hans kolleger brugte undersøgelsen af ​​forsøgspatienten Galaxy Evolution Experiment 2 (APOGEE-2) til at opnå præcise observationer af 5.000 stjerner i Magellanic Clouds. Ved at kortlægge, hvordan tunge elementer distribueres gennem stjernerne i galaksen, var astronomerne i stand til at modellere omtrent, når generationer af stjerner blev født.

"Med denne nye evne kan vi studere Magellanic Clouds som aldrig før," sagde Nidever.

Kun synlig fra den sydlige halvkugle, LMC og SMC blev navngivet for udforskeren Ferdinand Magellan, der førte den første europæiske ekspedition til at cirkulere kloden. Parret er dværggalakser, mindre samlinger af stjerner, der kan indeholde alt fra 1.000 til 1.000.000.000 gange solens masse i gas, støv og stjerner, ifølge Nidevers papir om det nye arbejde. Mælkevejen er omgivet af snesevis af kendte dværggalakser, og videnskabsmænd mistanke om, at der er snesevis mere gemt i kanten, deres små spidsformede former gør det svært at opdage.

Selv om de kvalificerer som dværggalakser, er LMC og SMC usædvanlige, og bygger stjerner meget langsommere end deres modparter. Forskellen har været et længe mysterium for forskere.

"Der skal være et forhold mellem massen af ​​galaksen og tidlige stjernedannelseshastigheder," fortalte Nidever Space.com. "Magellanic Clouds falder langt væk fra den tendens."

Sloan Digital Sky Survey's APOGEE-1-projekt studerede Melkevejen fra den nordlige halvkugle fra 2011 til 2014, hvilket giver "hidtil uset indsigt i galakseens dynamiske struktur og kemiske historie", ifølge Sloans hjemmeside. Baseret i New Mexico var den første version af APOGEE begrænset til den nordlige halvkugle.

I 2017 blev det næsten identiske instrument APOGEE-2 installeret på Las Campanas Observatory i Chile. Instrumentet begyndte at observere LMC og SMC samme år.

De første stjerner er dannet af tætte skyer af hydrogen og helium, der omdanner en lille procentdel af gassen til tungere elementer. Da de eksploderede i voldelige supernovaer, udsåede de deres omgivelser med disse elementer, som blev trukket ind i den næste generation af stjerner, og cyklen fortsatte – med hver generation af stjerner konverterede mere materiel til tungere elementer.

Med APOGEE-2 var Nidever og hans kolleger i stand til at sonde den kemiske sminke af tusindvis af stjerner i LMC og SMC. Forskerne foldede denne makeup i simuleringer for at afgøre, hvor længe det tog generationer af stjerner at danne. På den måde kunne de rekonstruere stjernestationshistorien for begge galakser.

I modsætning til Mælkevejen kom Magellanic Clouds til en langsom start og byggede nye stjerner omkring 50 gange langsommere end vores egen galakse, sagde Nidever. Men på trods af denne dovne start havde LMC et nyt spark, der forårsagede et seks gange spring i nye stjerner.

"Det er aldrig for sent at blive aktiv," sagde Nidever.

Hvad forårsagede den seneste uptick, som skete for omkring 2 milliarder år siden? Nidever sagde den mest sandsynlige kilde er, at en nylig børste med SMC brændte stjernebirth i den større dværggalakse.

"Vi kan se funktioner, som de har interageret i deres struktur," sagde Nidever.

Clouds 'langsomme start i modsætning til andre dverggalakser omkring Milky Way. Stjerneformationshastighederne i parret er endnu lavere end forventet for deres masse, sagde Nidever.

En stjerneformende region i Stor Magellanic Cloud. Traktoren i Vægtenes tyngdekraft forårsager gasskyer i den nærliggende dværggalakse at falde sammen i nye stjerner, som lyser op i galakserne.

En stjerneformende region i Stor Magellanic Cloud. Traktoren i Vægtenes tyngdekraft forårsager gasskyer i den nærliggende dværggalakse at falde sammen i nye stjerner, som lyser op i galakserne.

Kredit: NASA / ESA / Bekræftelse: Josh Lake

"Det er slags et mysterium," sagde han.

Forskellen skyldes sandsynligvis forskellige miljøer. De fleste af de dwarfgalakser, der er studeret hidtil, har lavet flere ture rundt om Mælkevejen. Deres gravitationsinteraktioner med vores galakse kan have bidraget til at gøre deres gas til stjerner.

LMC og SMC tager dog højst sandsynligt deres allerførste spin rundt om Vækstvejen, ifølge tidligere undersøgelser. Det betyder at de brugte omkring 10 milliarder år til at bygge stjerner isoleret, uden en massiv galakse for at øge deres starbirth, sagde forskerne. Kun i de sidste par milliarder år er parret begyndt at interagere hyppigere med Melkevejen og med hinanden og øge, hvor hurtigt de bygger deres stjerner.

Men tingene er lige begyndt for LMC og SMC. I løbet af omkring 2,5 milliarder år vil LMC fusionere med Melkevejen og afsætte en flurry af stjernedannelse.

"Mange af stjernerne [in the Magellanic Clouds] vil blive smidt ind i Melkevejens halo og vil dramatisk påvirke sminken af ​​sin halo, "sagde Nidever.

Sammensmeltningen vil forårsage en udbrud af stjernedannelse i den resterende gas og støv af Magellanic Clouds, tilføjede han. Efter at have slået en sådan langsom start, vil parret pakke deres sidste år i en storm af stjernens fyrværkeri.

Forskningen er indsendt til Astrophysical Journal og er tilgængelig på preprint serveren arXiv.

Følg Nola Taylor Redd på Twitter @NolaTRedd eller Facebook. Følg os på Twitter på @Spacedotcom eller på Facebook. Oprindeligt udgivet på Space.com.