Nuoret tähdet muovaavat galaksejaan

Ionisoitunut kaasu on kirkkainta laajenevien kuplien kuorissa ja osuu yksiin nuorimpien ja massiivisimpien tähtijoukkojen kanssa – noin miljoona vuotta vanhojen ja noin 100 000 auringonmassaa painavien . Tämä suora yhteys tarjoaa vahvan todisteen siitä, että nämä nuoret massiiviset tähdet ovat laajenemisen moottoreita.

Kahden galaksin tarina: Ympäristöllä on väliä

Se, jatkavatko tähtiensyntyalueet kasvuaan vai pysähtyvätkö ne, riippuu vahvasti niiden ympäristöstä . Tavallisissa spiraaligalakseissa, kuten Linnunradassa, palauteprosessi on suhteellisen järjestäytynyt. Mutta äärimmäisemmissä järjestelmissä olosuhteet muuttuvat dramaattisesti.

Tutkimus nostaa esiin äärimmäisenä esimerkkinä NGC 3256:n – törmäyksessä syntyneen tähtiryöppygalaksin, joka sijaitsee noin 100 miljoonan valovuoden päässä Purjelaivan tähdistössä ja on syntynyt kahden galaksin törmäyksestä . GOALS-hankkeen (Great Observatories All-Sky LIRG Survey) puitteissa tutkittu NGC 3256 tarjoaa täysin toisenlaisen kuvan .

Palautepaineet NGC 3256:ssa ovat noin 100 kertaa voimakkaampia kuin Linnunradan kaltaisissa spiraaligalakseissa . Tämä luo paljon turbulenttisemman ja arvaamattomamman ympäristön, jossa kaasu ei ole kerrostunut yksinkertaiseksi litteäksi kiekoksi . Nuoret massiiviset tähtijoukot tiheimmillä alueilla ovat tämän valtavan paineen rajoittamia, mutta suurin osa joukoista on silti tarpeeksi voimakkaita jatkaakseen laajenemista .

Molekyylikaasu NGC 3256:ssa on äärimmäistä kaikilla mittareilla: sen jättimäisten molekyylipilvien keskimääräinen nopeushajonta on 23 km/s, massapintatiheys 470 auringonmassaa neliöparsekilla ja sisäinen turbulenttipaine on kertaluokkaa korkeampi kuin normaaleissa kiekkomaisissa galakseissa .

Näkyviltä piilossa: Pölyn kätkemät nuoret tähtijoukot

Sajia Shahrin Nehan johtamassa rinnakkaistutkimuksessa käytettiin JWST:n NIRCam- ja MIRI-instrumentteja, jotka kuvantavat 2–21 mikrometrin aallonpituuksilla, tutkien nuoria pölyisiä kompakteja lähteitä lähigalakseista . Tutkimus paljasti aiemmin piilossa olleita nuoria massiivisia tähtijoukkoja, jotka olivat täysin kosmisen pölyn peitossa ja siten aikaisemmille optisille tutkimuksille näkymättömissä .

Nämä pölyn kätkemät nuoret tähtijoukot edustavat joukkojenmuodostuksen varhaisimpia vaiheita – vaihetta, jonka JWST:n infrapunaominaisuudet pystyvät ainutlaatuisesti havaitsemaan . Yksinomaan NGC 3256:ssa JWST tunnisti 116 tällaista paksusti pölyn peittämää nuorta massiivista tähtijoukkoa, mikä lisää tunnettujen pölyn peittämien massiivisten tähtijoukkojen määrää kertaluokalla aiempiin Hubble-tutkimuksiin verrattuna . Tulokset viittaavat nopeaan, alle 3–4 miljoonan vuoden pölynpoistumisaikaan näille esiin nouseville joukoille .

Laajemmat vaikutukset: Vertailukohta galaksien evoluutiomalleille

Tutkimusryhmä totesi, että nämä mittaukset tarjoavat fysikaalisia olosuhteita, joita "ei ole aiemmin voitu tutkia", ja ne muodostavat keskeisen vertailukohdan parannetuille malleille siitä, miten galaksit kehittyvät eri ympäristöissä .

Löydökset auttavat selittämään, miten nuoret tähdet vaikuttavat isäntägalakseihinsa jo kauan ennen dramaattisia tapahtumia, kuten supernovaräjähdyksiä, ja osoittavat, että palautemallien on otettava huomioon ympäristön konteksti – rauhallisista spiraaleista väkivaltaisiin törmäyksiin . Yhdistettynä piilossa olleiden tähtijoukkojen löytämiseen tämä työ antaa tähtitieteilijöille entistä täydellisemmän kuvan tähtien synnystä täyttäen aukkoja varhaisimmissa, pölyn peittämissä vaiheissa, jotka olivat aiemmin näkymättömissä.

Mitä seuraavaksi

PHANGS-JWST Treasury Survey jatkaa tiedonkeruuta suunnitelmana tuottaa täydellinen inventaario tähtien synnystä, tarkat massojen ja ikien mittaukset tähtijoukoille sekä yksityiskohtaiset kartat siitä, miten tähtien palaute muuttaa tähtienvälistä ainesta laajalla galaktisten ympäristöjen kirjolla .