Гибель пассивных галактик происходит от удушения

Спектры 26000 галактик показывают, как в них завершается звездообразование.

Все галактики в нашем космическом окружении можно условно разделить на два класса:

• активные системы, изобилующие свежим газом, в котором возникают звезды;
• пассивные, истощенные системы без существенного процесса звездообразования.

Два сценария прекращения возникновения звезд

Пока астрономы не знают, какой механизм отключает формирование звезд. Есть две наиболее часто обсуждаемые гипотезы:

1. Газ, необходимый для возникновения новых звезд, выдувается или вырывается из галактики.
2. Подача свежего, прохладного газа извне может иссякнуть, и галактика гибнет от удушья.

Группа астрономов считает более вероятной гибель пассивных галактик от удушения © Фото: re-active

Серьезные аргументы за теорию удушения представили Индзе Пен (Yingjie Peng), Роберто Майолино (Roberto Maiolino) и Рахель Кохране (Rachel Cochrane) - университет Кембриджа, Великобритания.

Для этого команда просмотрела в Sloan Digital Sky Survey 26000 галактик с красными смещениями в спектрах до 0.1, и со звездными массами до 1011 солнечных.

Фото: И. Пэн и Р. Майолино, Университет Кембриджа

Вверху: необходимый для создания новых звезд газ выдувается или вырывается из галактики. Внизу: приток свежего газа снаружи иссякает - галактика задохнулась. Продолжительность этих сценариев разная, как и полученные в результате них пропорции тяжелых элементов в галактиках.

Звездообразование и тяжелые химические элементы

Исследователи считали, что история звездообразования в галактике должна была оставить свой след в частоте тяжелых химических элементов, так как элементы тяжелее гелия - астрономы несколько неправильно объединяют их под названием "металлы" - возникают только путем ядерного синтеза в звездах. Чем больше звезд появилось в галактике, тем больше "металлов" должен показать их спектр.

Если же формирование звезд в галактике останавливается из-за выдувания газа, то содержание тяжелых элементов должно в момент этого относительно внезапного процесса замораживаться. Если формирование звезд заканчивается удушением, то в ходе этого медленного процесса процент тяжелых элементов увеличивается. Анализ трех исследователей показывает значительно более высокую долю тяжелых элементов в пассивных галактиках, чем в системах с активным звездообразованием, что согласуется со сценарием удушения.

Выводы исследователей

Исследователи обосновывают свой результат следующим соображением: звезды в пассивных галактиках в среднем на четыре миллиарда лет старше, чем в активных. Это соответствует ожидаемому времени в расчетах моделирования процесса удушения и является первым четким доказательством гибели галактик именно от удушья.

Теперь необходимо найти причину происходящего, которая может заключаться, например, в нагревании межгалактического газа излучением молодых звезд. Лучше понять этот процесс поможет изучение химического состава спутниковых систем крупных галактик.

Источник: nature.com