Unga stjärnor formar sina galaxer: PHANGS-kartlägger 18 000 stjärnbildningsområden med JWST, Hubble och ALMA

Den joniserade gasen är starkast i de expanderande bubblornas skal och sammanfaller med de yngsta (cirka 1 miljon år gamla) och mest massiva (cirka 10⁵ solmassor) stjärnassociationerna . Denna direkta korrelation ger starka bevis för att dessa unga, massiva stjärnor är motorerna bakom expansionen.

En berättelse om två galaxer: Miljön spelar roll

Huruvida stjärnbildningsregioner fortsätter att växa eller stannar av beror starkt på deras omgivning . I normala spiralgalaxer som Vintergatan är återkopplingsprocessen relativt ordnad. Men i mer extrema system förändras förhållandena dramatiskt.

Studien lyfter fram den extrema galaxen NGC 3256 – ett kolliderande starburstsystem som ligger cirka 100 miljoner ljusår bort i stjärnbilden Seglet (Vela), bildat genom kollisionen av två separata galaxer . NGC 3256, som studerats via GOALS-projektet (Great Observatories All-Sky LIRG Survey), uppvisar en helt annan bild .

Återkopplingstrycket i NGC 3256 är cirka 100 gånger starkare än i Vintergatslika spiralgalaxer . Detta skapar en mycket mer turbulent och oförutsägbar miljö där gasen inte ligger i en enkel, plan skiva . Unga massiva stjärnhopar i de tätaste regionerna hålls tillbaka av detta intensiva tryck, men de flesta hoparna är fortfarande tillräckligt kraftfulla för att fortsätta expandera .

Den molekylära gasen i NGC 3256 är extrem i alla avseenden: dess jättemolekylära moln uppvisar en medianhastighetsspridning på 23 km/s, massytdensiteter på 470 M☉ pc⁻² och inre turbulenta tryck som är en tiopotens högre än i normala skivgalaxer .

Dold i det fördolda: Stoftinsvepta unga stjärnhopar

En kompletterande studie av Sajia Shahrin Neha använde JWST:s NIRCam- och MIRI-instrument för att avbilda vid 2 till 21 mikrometer och studera unga, dammiga kompakta källor i närbelägna galaxer . Studien avslöjade tidigare dolda unga massiva stjärnhopar (YMC:er) som var helt begravda i kosmiskt stoft och osynliga för äldre optiska undersökningar .

Dessa stoftinsvepta YMC:er representerar de tidigaste faserna av hopbildning – ett stadium som JWST:s infraröda förmåga är unikt lämpad att upptäcka . I enbart NGC 3256 identifierade JWST 116 sådana kraftigt dammiga YMC:er, vilket ökar den kända mängden stoftinsvepta massiva stjärnhopar med en tiopotens jämfört med tidigare Hubble-studier . Data tyder på en snabb stoftrensningstid på mindre än 3–4 miljoner år för dessa framväxande hopar .

Bredare implikationer: En riktmärke för galaxutvecklingsmodeller

Teamet drog slutsatsen att dessa mätningar ger fysikaliska förhållanden som ”man inte tidigare har kunnat studera” och erbjuder en kritisk referens för att förbättra modeller av hur galaxer utvecklas i olika miljöer .

Resultaten hjälper till att förklara hur unga stjärnor påverkar sina värdgalaxer långt innan dramatiska händelser som supernovaexplosioner inträffar, och visar att återkopplingsmodeller måste ta hänsyn till miljösammanhang – från lugna spiraler till våldsamma sammanslagningar . I kombination med upptäckten av begravda hopar ger detta arbete astronomer en mer fullständig bild av stjärnbildningen, genom att fylla i de tidigaste, mest stoftdolda faserna som tidigare var osynliga.

Vad händer härnäst

PHANGS-JWST Treasury Survey fortsätter att samla in data, med planer på att producera en fullständig inventering av stjärnbildning, noggranna mass- och åldersmätningar av stjärnhopar samt detaljerade kartor över hur stellar återkoppling förändrar det interstellära mediet i en mängd olika galaktiska miljöer .