Galaktiska kollisioner kan få galaxer att dö

Med hjälp av Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), där ESO är en partner, har astronomer observerat en avlägsen galax i färd med att kasta bort ungefär hälften av sin stjärnbildade gas. Detta sker med en häpnadsväckande hastighet, motsvarande 10 000 solmassor per år, vilket betyder att galaxen i mycket snabb takt förlorar byggmaterialet till nya stjärnor. Forskarlaget tror att denna spektakulära händelse orsakades av en kollision med en annan galax, vilket kan ge ny kunskap om processen.

– Det är första gången som vi har observerat en typisk massiv stjärnbildande galax i det avlägsna universum som är på väg att “dö” på grund av enorma förluster av kall gas, säger Annagraza Puglisi vid Durham University i Storbritannien och Saclays kärnforskningscentrum i Frankrike, som ledde studien. Ljuset lämnade galaxen, ID2299, för 9 miljarder år sedan, då universum bara var 4,5 miljarder år gammalt.

För lite gas kvar för att bilda nya stjärnor

Galaxen förlorar 10 000 solmassor av gas varje år, en förlust som i sin helhet motsvarar 46 % av den totala kalla gasen i galaxen. Eftersom ID2299 också bildar stjärnor i en extremt snabb takt, hundratals gånger fortare än i Vintergatan, kommer den återstående gasen snabbt att konsumeras. Det betyder att stjärnbildningen i ID2299 kommer att upphöra om bara några tiotals miljoner år.

Orsaken till gasförlusten är troligen en kollision mellan två galaxer som smälte samman till ID2299. Ledtråden till detta scenario är en “tidvattensvans” av utkastad gas och stjärnor som sträcker sig ut i den intergalaktiska rymden. Vanligtvis är sådana alltför svaga för att ses i så avlägsna galaxer, men eftersom denna formation är ung är den också ovanligt ljus.

Fler förklaringar till att galaxer dör

De flesta astronomer anser att stjärnvindar från kraftig stjärnbildning och den höga aktiviteten i massiva svarta hål i galaxers centra kan kasta ut gas i rymden och därmed avsluta stjärnbildningen. Men den nya studien som publiceras i dag i Nature Astronomy indikerar att galaktiska kollisioner också kan vara orsaken.

– Vår studie visar att gas kan kastas ut vid kollisioner och att tidvattensvansar och stjärnvindar kan se snarlika ut.  Det är därför möjligt att vissa objekt där vindar har identifierats i själva verket kan hysa tidvattensvansar. Upptäckten kan göra att vi måste revidera vår förståelse av hur stjärnbildningen i galaxer avslutas, säger Emanuele Daddi vid Saclays kärnforskningscentrum, en av medförfattarna till studien.

– Jag är överväldigad över att ha upptäckt en så ovanlig galax! Jag ville lära mig mer om detta underliga objekt eftersom jag var övertygad om att vi kunde lära oss något viktigt om hur avlägsna galaxer utvecklas, tillägger Annagraza Puglisi.

Upptäckten gjordes av en ren slump när forskarlaget undersökte en kartläggning av över 100 galaxer tidigare gjord med ALMA för att studera galaxernas innehåll av kall gas. ID2299 hade observerats av ALMA under bara några minuters tid, men det räckte för att det känsliga teleskopet skulle detektera dess tidvattensvans.

– ALMA har spritt nytt ljus över de mekanismer som kan avsluta stjärnbildningen i avlägsna galaxer. Att kunna observera ett så kraftigt utkastningsfenomen bidrar till ny information om galaxers utveckling, säger Chiara Circosta, forskare vid University College i London.

Teleskopet ALMA:s fyra antenner befinner sig på 5 000 meters höjd i Atacama öknen i Chile. Bild: ESO, José Francisco Salgado.

I framtiden hoppas forskarna kunna använda ALMA för att få data med större detaljrikedom av denna galax, och därmed en bättre förståelse av dynamiken hos den utkastade gasen. Observationer med ESO:s framtida Extremely Large Telescope skulle kunna användas för att studera sambandet mellan gasen och stjärnorna i ID2299 och kasta nytt ljus över galaxernas komplexa utveckling.

Vetenskaplig artikel:

A titanic interstellar medium ejection from a massive starburst galaxy at z=1.4, Annagrazia Puglisi, Emanuele Daddi, Marcella Brusa, Frederic Bournaud, Jeremy Fensch, Daizhong Liu, Ivan Delvecchio, Antonello Calabrò, Chiara Circosta, Francesco Valentino, Michele Perna, Shuowen Jin, Andrea Enia, Chiara Mancini & Giulia Rodighiero), Nature Astronomy.

Kontakt:

Johan Warell, Astronom och ESON-representant för Sverige, eson-sweden@eso.org
Annagrazia Puglisi, Centre for Extragalactic Astronomy, Durham University, United Kingdom, annagrazia.puglisi@durham.ac.uk
Emanuele Daddi, Saclays kärnforksningscentrum, CEA, Frankrike, edaddi@cea.fr
Chiara Circosta, Department of Physics & Astronomy, University College London, UK, c.circosta@ucl.ac.uk