نحوه غیرفعال شدن تشکیل ستاره در کهکشانها

مشاهدات جدید توسط آرایه بزرگ آتاکاما (ALMA) یک نگاه دقیق به یک کهکشان را فراهم می‌کند که ممکن است در حال فرآیند اتمام ستاره‌سازی خود باشد.

تصور هنری از خروج یک کهکشان فعال از فرایند تشکیل ستاره.

اگر چه دانسته‌های ما در مورد فرآیند شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها بیشتر از ده سال پیش می‌باشد، ولی بسیاری از نقاط کلیدی هنوز برای ما جای سوال دارد. یک پازل خاص این است که چگونه شکل‌گیری ستاره در کهکشان به پایان می‌رسد. ما فکر می‌کنیم که کهکشان ها در نهایت از دیسک‌های روشن، آبی، ستاره‌ای تبدیل به بیضی شکل‌های قرمز و بی‌حرکت می‌شوند – اما چه چیزی باعث ایجاد ستاره در یک کهکشان می‌باشد که در طول این انتقال متوقف می‌شود؟

تبدیل کهکشانها از مارپیچهای آبی فعال با قابلیت تشکیل ستارگان (سمت چپ) به قرمزها و بیضی شکلهای خاموش (راست)

از آنجا که کهکشانها از ستاره ها با گاز سرد تشکیل می‌شوند، می توانیم فرض کنیم که شکل‌گیری ستاره تنها زمانی پایان می‌یابد که عرضه گاز سرد پایان یابد. اما مشاهدات نشان می‌دهد که تشکیل ستارگان می‌تواند در سراسر کهکشان بسیار سریعتر از زمان استفاده از منبع گاز تعطیل می‌شود – گاهی اوقات در چند دهه میلیون ساله از بین می رود. چنین تعطیلی سریع “violent quenching” نامیده می‌شود.

بالا: تصاویر هابل از SDSS J1341-0321. پایین: کانتورها محل گاز مولکولی کهکشانی را نشان می‌دهد: همه مولکول های گاز CO J (2 → 1) (سمت چپ)، فقط گاز به سرعت به سمت ما حرکت می‌کند (متوسط) و فقط گاز به سرعت در حال دور شدن از ما (راست) است. Geach et al 2018

گزینه هایی برای violent quenching
چه مکانیسم‌هایی به طور ناگهانی می‌تواند از رسیدن گاز سرد به ستاره‌ها در دیسک کهکشانی جلوگیری کند؟ کارآمدترین روش حذف سریع یا تخریب گاز مولکولی است.

در یک تصویر کلی از حذف سریع گاز، جت‌های قدرتمند که از ابرسیاهچاله در هسته فعال کهکشان (AGN) انتشار یافته‌اند، نقش کلیدی ایفا می‌کنند. در این مدل، جت‌ها گاز مولکولی کهکشان را براساس مقیاس زمانی کوتاهی از بین می‌برند – و با این کار، آنها هر دو گاز را برای تشکیل ستاره‌ها از بین می‌برند و همچنین گازهای غنی شده فلزی را به محیط هدایت می‌کنند.

اما مشاهدات جدید، تصویری از جریان خروجی از AGN به عنوان مکانیسم خنثی کردن استاندارد را به چالش کشیده است. در یک مطالعه اخیر که به وسیله جیم جیچ (دانشگاه هرتفوردشایر، انگلستان) رهبری می‌شود، گروهی از دانشمندان دیدگاه جدیدی از یک کهکشان که در حال اتمام تشیکل ستاره‌ای می‌باشد، ارایه دادند که به نظر نمی رسد که AGN داشته باشد.

به ستاره‌ها نگاه کن
با استفاده از ALMA  اقای Geach و همکاران، گاز مولکولی را در SDSS J1341-0321، که یک کهکشان بزرگ و جمع و جور می‌باشد که اخیرا تحت یک ادغام بزرگ قرار گرفته‌اند و اکنون نشانه‌هایی از خنک سازی مراحل اولیه را نشان می‌دهد، ردیابی می‌کند. مشاهدات ALMA به وجود این کهکشان بدون شواهدی از یک هسته فعال، نشان می‌دهد که جریان گاز سرد با سرعت 1000 کیلومتر در ثانیه نسبت به ستارگان حرکت می‌کند.

کهکشان آنتن نمونه‌ای از یک کهکشان ستاره‌افشان است که فعالیت سریع تشکیل ستارگان را به وسیله یک ادغام اخیر هدایت می کند.
NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration

Geach و همکاران نشان دادند که این violent quenching قالب دیگری دارد: خروجی قدرتمند ستاره ای که در حال حاضر حدود 300 برابر جرم خورشیدی گاز را در سال اخراج می کند. آنها استدلال می کنند که این جریان خروجی در 5 میلیون سال گذشته از یک ستاره مرکزی – منطقه ای از شکل گیری ستارگان، که توسط ادغام اخیر SDSS J1341-0321 آغاز شد، راه اندازی شد. در این مدل، ستارگان گاز خود را از دست می‌دهند – و هنگامی که گاز از بین رفته باشد، تشکیل ستاره متوقف خواهد شد و کهکشان قرمز و خاموش ظاهر می‌شود.

اگر این مدل به درستی SDSS J1341-0321 را توصیف کند، سوال بعدی این است که آیا  violent quenching می‌تواند باعث خنک شدن در دیگر کهکشان‌های ستاره‌افشان در سراسر جهان شود. در حالی که هنوز پاسخ آن را نمی دانیم، به نظر می رسد که مشاهدات با وضوح بالا در آینده – شاید با ALMA – به ما کمک خواهد کرد که اطلاعات زیادی در این مورد بدست آوریم!

منبع: https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/galaxies/how-to-turn-off-a-galaxys-star-formation/