Cercetătorii caută să înțeleagă modul în care regiunile „web-ului cosmic” influențează comportamentul galaxiilor

Republicat de Platon

Urmaritori: 0

30 ianuarie 2024 (Știri Nanowerk) Cercetătorii de la Universitatea din Kansas speră să înțeleagă mai bine mecanismele complicate din spatele evoluției galaxiilor, care călătoresc printr-o „pânză cosmică” de diferite medii în timpul duratei lor de viață. Gregory Rudnick, profesor de fizică și astronomie la KU, conduce o echipă care a câștigat recent un grant de 375,000 USD de la Fundația Națională pentru Știință pentru a studia „conținutul de gaz și proprietățile de formare a stelelor ale galaxiilor” care sunt modificate în funcție de locul în care se deplasează prin cosmos. „Obiectivul principal al acestui proiect este de a înțelege impactul factorilor de mediu asupra transformării galaxiilor”, a spus Rudnick. „În univers, galaxiile sunt răspândite într-o distribuție neuniformă, caracterizată prin densități diferite. Aceste galaxii se reunesc în grupuri mari, cuprinzând sute până la mii de galaxii, precum și grupuri mai mici, formate din zeci până la sute de galaxii.” În plus, galaxiile pot face parte din structuri filamentare alungite sau pot locui într-o stare izolată în regiuni cu densitate mai mică ale universului, a spus el. Gaz și stele în clusterul de galaxii

O simulare pe computer a cum arată gazul și stelele dintr-un grup de galaxii, evidențiind modul în care grupurile de galaxii sunt încorporate în rețeaua cosmică de filamente. În imaginile color, intensitatea și culoarea imaginii reprezintă densitatea și temperatura gazului. Aceste cifre arată zoom-uri succesive asupra unei galaxii încorporate într-un filament. Mergând în sens invers acelor de ceasornic din dreapta sus, barele de scară reprezintă lungimi de 3.3 milioane de ani lumină, 3.3 milioane de ani lumină, 330 mii ani lumină, 33 mii ani lumină. Imaginea din dreapta jos arată stelele din galaxiile din acest cluster simulat, cu bara de scară corespunzătoare la 330 de mii de ani lumină. Programul WISESize va folosi observații pentru a măsura distribuția spațială a gazelor și a stelelor în galaxii în timp ce acestea se deplasează prin rețeaua cosmică care pătrunde în universul din apropiere. Comparând cu simulări precum cele prezentate aici, Rudnick și colaboratorii vor putea determina modul în care rețeaua cosmică modifică galaxiile. (Imagine: Yannick Bahé) Eforturile anterioare s-au concentrat în principal pe compararea galaxiilor din clustere și grupuri cu cele din regiunile cu cea mai mică densitate ale universului, numite „câmp”. Aceste studii au neglijat autostrada filamentelor care leagă cele mai dense regiuni. Echipa lui Rudnick va lua în considerare întreaga gamă dinamică a densităților din univers, concentrându-se asupra modului în care galaxiile reacționează la mediul înconjurător în filamente care le canalizează către grupuri galactice și în grupuri de galaxii, modificând evoluția galaxiilor pe parcurs. „Galaxiile urmează o cale în aceste filamente, experimentând un mediu dens pentru prima dată înainte de a progresa în grupuri și clustere”, a spus Rudnick. „Studiul galaxiilor în filamente ne permite să examinăm întâlnirile inițiale ale galaxiilor cu medii dense. Majoritatea galaxiilor care intră în „centrele urbane” de clustere fac acest lucru de-a lungul acestor „super-autostrăzi”, doar un număr minim urmând rute rurale care le aduc în clustere și grupuri fără a interacționa prea mult cu împrejurimile lor. În timp ce filamentele sunt asemănătoare cu autostrăzile interstatale, aceste rute mai puțin circulate în regiuni dense sunt asemănătoare cu analogia conducerii pe drumurile rurale din Kansas pentru a accesa limitele orașului. Galaxiile pot exista în filamente sau pot fi în grupuri care locuiesc în filamente precum mărgele pe un șir. Într-adevăr, majoritatea galaxiilor din univers există în grupuri. Prin urmare, prin studiul nostru vom obține simultan informații atât despre debutul efectelor de mediu asupra galaxiilor, cât și despre modul în care galaxiile se comportă în regiunile în care se găsesc cel mai frecvent, filamente și grupuri.” Un obiectiv cheie al studiului va fi modul în care condițiile din aceste filamente, câmpuri, grupuri și grupuri de galaxii modifică „ciclul barionic” al gazelor din interiorul și din jurul galaxiilor. Fiecare vecinătate cosmică schimbă modul în care gazul se comportă în și în jurul galaxiilor și poate afecta chiar cel mai dens gaz molecular din care se formează stelele. Întreruperea acestui ciclu barionic poate, prin urmare, fie să stimuleze, fie să împiedice producția de noi stele. Recent, un raport federal al comunității astronomice pentru a stabili obiectivele de cercetare astronomică pentru anii 2020 - sondajul Astro2020 Decadal - a numit înțelegerea ciclului barionic un subiect științific cheie pentru următorul deceniu. „Spațiul dintre galaxii conține gaz. Într-adevăr, majoritatea atomilor din univers se află în acest gaz, iar acel gaz se poate acumula în galaxii”, a spus Rudnick. „Acest gaz intergalactic suferă o transformare în stele, deși eficiența acestui proces este relativ scăzută, doar un mic procent contribuind la formarea stelelor. Majoritatea este expulzată sub formă de vânt puternic. Unele dintre aceste vânturi ies în spațiu, numite ieșiri, în timp ce altele sunt reciclate și revin. Acest ciclu continuu de acumulare, reciclare și ieșiri este denumit ciclu barionic. Galaxiile pot fi conceptualizate ca motoare de procesare a barionului, extragând gaz din mediul intergalactic și transformând o parte din acesta în stele. Stelele, la rândul lor, devin supernove, producând elemente mai grele. O parte din gaz este aruncată în spațiu, formând o fântână galactică care în cele din urmă cade înapoi în galaxie.” Cu toate acestea, a spus Rudnick, atunci când galaxiile se confruntă cu un mediu dens, ele pot experimenta o presiune cauzată de trecerea lor prin gazul din jur și această presiune poate, la rândul său, perturba ciclul barionului fie prin eliminarea activă a gazului din galaxie, fie prin privarea galaxiei de viitorul său. alimentare cu gaz. Într-adevăr, în centrele clusterelor, galaxiile își pot găsi puterea de a face stele stinsă pe măsură ce le este îndepărtată alimentarea cu gaz. „Perturbarea afectează aportul și expulzarea gazului de către galaxii, ducând la modificări ale proceselor lor de formare a stelelor”, a spus el. „Deși poate exista o creștere temporară a formării stelelor, în aproape toate cazurile, aceasta duce în cele din urmă la o scădere a formării stelelor.” Colaboratorii lui Rudnick la KU vor include studenți absolvenți precum Kim Conger, a cărui activitate a contribuit la formarea propunerii de grant, împreună cu cercetători de licență. Co-investigatorul său principal Rose Finn, profesor de fizică și astronomie la Colegiul Siena, va angaja și va forma studenți. Cercetătorii vor folosi seturi de date astronomice precum DESI Legacy Survey, imagini WISE și GALEX pentru aproximativ 14,000 de galaxii. Noi observații suplimentare vor fi efectuate de personalul din ambele campusuri folosind telescopul Planewave de 0.7 m al Sienei pentru a obține noi imagini ale galaxiilor echipate cu un filtru personalizat care urmează să fie achiziționat prin grant.  