Forskere søker å forstå hvordan regioner med 'kosmisk web' påvirker galaksenes atferd

Publisert av Platon

Følgere: 0

30. januar 2024 (Nanowerk Nyheter) Forskere ved University of Kansas håper å bedre forstå intrikate mekanismer bak utviklingen av galakser, som reiser gjennom et «kosmisk nett» av forskjellige miljøer i løpet av deres levetid. Gregory Rudnick, professor i fysikk og astronomi ved KU, leder et team som nylig fikk et stipend på $375,000 XNUMX fra National Science Foundation for å studere "gassinnhold og stjernedannelsesegenskaper til galakser" som endres avhengig av hvor de beveger seg gjennom kosmos. "Det primære målet med dette prosjektet er å forstå virkningen av miljøfaktorer på transformasjonen av galakser," sa Rudnick. «I universet er galakser spredt i en ujevn fordeling preget av varierende tettheter. Disse galaksene samler seg i store klynger, som omfatter hundrevis til tusenvis av galakser, så vel som mindre grupper, bestående av titalls til hundrevis av galakser.» I tillegg kan galakser være en del av langstrakte filamentære strukturer, eller de kan ligge i en isolert tilstand i områder med lavere tetthet i universet, sa han. Gass og stjerner i galaksehopen

En datasimulering av hvordan gassen og stjernene i en galaksehop ser ut, som fremhever hvordan klynger av galakser er innebygd i kosmisk nett av filamenter. I fargebildene representerer bildets intensitet og farge tettheten og temperaturen til gassen. Disse figurene viser påfølgende zoominger på en galakse innebygd i en filament. Ved å gå mot klokken fra øverst til høyre representerer målestokkene lengder på 3.3 millioner lysår, 3.3 millioner lysår, 330 tusen lysår, 33 tusen lysår. Bildet nederst til høyre viser stjernene i galaksene i denne simulerte klyngen, med målestokken som tilsvarer 330 tusen lysår. WISESize-programmet vil bruke observasjoner for å måle den romlige fordelingen av gass og stjerner i galakser når de beveger seg gjennom det kosmiske nettet som gjennomsyrer universet i nærheten. Ved å sammenligne med simuleringer som de som er vist her, vil Rudnick og medarbeidere kunne bestemme hvordan det kosmiske nettet endrer galakser. (Bilde: Yannick Bahé) Tidligere innsats fokuserte hovedsakelig på å sammenligne galakser i klynger og grupper med de i de laveste tetthetsområdene i universet, kalt «feltet». Disse studiene forsømte motorveien av filamenter som forbinder de tetteste områdene. Rudnicks team vil vurdere hele det dynamiske spekteret av tettheter i universet ved å fokusere på hvordan galakser reagerer på miljøet i filamenter som kanaliserer dem mot galaktiske grupper og inn i galaksehoper, og endrer utviklingen av galakser underveis. "Galakser følger en vei inn i disse filamentene, og opplever et tett miljø for første gang før de går videre til grupper og klynger," sa Rudnick. "Å studere galakser i filamenter lar oss undersøke de første møtene av galakser med tette miljøer. Flertallet av galakser som kommer inn i 'bysentrene' av klynger gjør det langs disse 'superhighways', med bare et minimalt antall som tar landlige ruter som bringer dem inn i klynger og grupper uten å interagere mye med omgivelsene. Mens filamenter er beslektet med mellomstatlige motorveier, er disse mindre reiste rutene inn i tette områder beslektet med analogien til å kjøre på landlige veier i Kansas for å få tilgang til bygrenser. Galakser kan eksistere i filamenter eller være i grupper som ligger i filamenter som perler på en snor. Faktisk eksisterer de fleste galakser i universet innenfor grupper. Derfor vil vi med vår studie samtidig få innsikt i både utbruddet av miljøeffekter på galakser og i hvordan galakser oppfører seg i regionene der de er oftest funnet, filamenter og grupper." Et sentralt studiefokus vil være hvordan forholdene i disse filamentene, feltene, gruppene og klyngene av galakser endrer "baryonsyklusen" av gasser i og rundt galakser. Hvert kosmisk nabolag endrer hvordan gassen oppfører seg i og rundt galakser og kan til og med påvirke den tetteste molekylære gassen som stjerner dannes fra. Forstyrrelser i denne baryonsyklusen kan derfor enten øke eller hindre ny stjerneproduksjon. Nylig, en føderal rapport fra det astronomiske samfunnet for å etablere astronomiske forskningsmål for 2020-tallet - Astro2020 Decadal-undersøkelsen - kalte forståelse av baryonsyklusen til et viktig vitenskapelig emne for det kommende tiåret. "Rummen mellom galakser inneholder gass. Faktisk er de fleste atomene i universet i denne gassen, og den gassen kan samle seg på galaksene, sa Rudnick. "Denne intergalaktiske gassen gjennomgår en transformasjon til stjerner, selv om effektiviteten til denne prosessen er relativt lav, med bare en liten prosentandel som bidrar til stjernedannelse. Flertallet blir utvist i form av stor vind. Noen av disse vindene går ut i verdensrommet, kalt utstrømninger, mens andre resirkuleres og returneres. Denne kontinuerlige syklusen av akkresjon, resirkulering og utstrømninger omtales som baryonsyklusen. Galakser kan konseptualiseres som baryonprosesseringsmotorer, som trekker gass fra det intergalaktiske mediet og konverterer noe av det til stjerner. Stjerner går på sin side til supernova og produserer tyngre grunnstoffer. En del av gassen blåses ut i verdensrommet, og danner en galaktisk fontene som til slutt faller tilbake til galaksen.» Rudnick sa imidlertid at når galakser møter et tett miljø, kan de oppleve et trykk forårsaket av deres passasje gjennom den omkringliggende gassen, og dette trykket kan i sin tur forstyrre baryonsyklusen enten ved aktivt å fjerne gass fra galaksen eller ved å frata galaksen sin fremtid gassforsyning. Faktisk, i sentrum av klynger, kan galakser finne sin stjerneskapende kraft slukket når gasstilførselen deres fjernes. "Forstyrrelsen påvirker inntak og utdrivelse av gass fra galakser, noe som fører til endringer i stjernedannelsesprosessene deres," sa han. "Selv om det kan være en midlertidig økning i stjernedannelse, i nesten alle tilfeller, resulterer det til slutt i en nedgang i stjernedannelse." Rudnicks samarbeidspartnere ved KU vil inkludere doktorgradsstudenter som Kim Conger, hvis arbeid var med på å forme stipendforslaget, sammen med forskere på grunnfag. Hans co-primæretterforsker Rose Finn, professor i fysikk og astronomi ved Siena College, vil også ansette og lære opp studenter. Forskerne vil bruke astronomiske datasett som DESI Legacy Survey, WISE og GALEX avbildning av rundt 14,000 XNUMX galakser. Ytterligere nye observasjoner vil bli utført av personell ved begge campusene som bruker Sienas 0.7-m Planewave-teleskop for å få ny avbildning av galakser utstyrt med et tilpasset filter som kan kjøpes via bevilgningen.  