Physical Address
304 North Cardinal St.
Dorchester Center, MA 02124
As galáxias têm um “interruptor de interrupção” que as faz parar de crescer?
As galáxias não crescem para sempre. Em algum momento, mesmo os mais prolíficos sistemas de formação de estrelas galáxias comece a desacelerar, depois pare e depois se acomode em uma aposentadoria longa e tranquila. Os astrónomos já sabem desta transição há muito tempo, mas ainda não tivemos uma explicação física clara do motivo pelo qual isso acontece e do porquê acontece na escala de massa específica em que ocorre.
UM novo artigo liderado por Preetish Mishra do Instituto Coreano de Estudos Avançados, juntamente com uma equipe internacional de cientistas, faz uma proposta clara e testável: que a desaceleração no crescimento da galáxia é causada pelo nascimento de uma nuvem estável de gás quente em torno da galáxia, e que essa nuvem se forma com uma massa muito específica: aproximadamente 10 ^ 12,5 massas solares. Acima desse limite, as galáxias deixam de ser fábricas estelares eficientes, independentemente da quantidade de matéria-prima que tenham em mãos.
A questão é: o que aciona o interruptor?
Para chegar a esse cálculo, a equipe utilizou a simulação Horizon Run 5, uma das maiores simulações cosmológicas já criadas. Ele ocupa um pedaço do universo virtual com aproximadamente um gigaparsec de diâmetro, modela toda a física do gás, da gravidade, da formação de estrelas, das supernovas e das supernovas. buracos negros supermassivos logo após o Big Bang até os dias atuais e permite que os pesquisadores rastreiem galáxias individuais ao longo de toda a sua história. Mishra e colegas selecionaram cerca de 20 mil das galáxias centrais mais massivas e observaram o que aconteceu com elas ao longo do tempo cósmico.
A principal quantidade que eles rastrearam é a razão entre massa estelar e total. É uma medida de quanto de todo o orçamento de massa de uma galáxia (estrelasgás, matéria escura, buracos negros, tudo) na verdade acaba preso em estrelas. Pense nisso como um relatório de eficiência de formação estelar de uma galáxia.
A equipe descobriu que essa proporção atinge um pico acentuado em galáxias com massas totais entre cerca de 10^12,4 e 10^12,7 massas solares. Abaixo dessa faixa, as galáxias estão transformando gás em estrelas quase tão rápido quanto o gás chega. Acima dessa faixa, elas desaceleram em mais de um fator de três. Esse pico é a massa crítica.
A teoria de Mishra sobre o motivo pelo qual as galáxias param de crescer é a formação de um halo de gás quente que atingiu o equilíbrio gravitacional. À medida que uma galáxia cresce, o gás que cai nela fica aquecido pelo choque. Até uma certa massa, esse gás esfria rápido o suficiente para continuar chovendo e alimentando a formação de novas estrelas.
Depois da massa crítica, o halo torna-se denso e quente o suficiente para resistir à gravidade durante milhares de milhões de anos. O gás não consegue mais esfriar rápido o suficiente para cair e o fornecimento de combustível da galáxia é subitamente cortado. Ele continua devorando matéria escura e arrastando galáxias satélites, mas o gás frio que realmente forma as estrelas para de chegar.
O artigo também descarta uma explicação concorrente. Uma suposição natural é que as galáxias acima da massa crítica simplesmente perdem mais da sua matéria normal devido aos fluxos de supernovas e núcleos galácticos ativos. A equipe verificou isso diretamente, calculando quanto do orçamento bariônico de cada galáxia realmente permaneceu vinculado ao sistema. A variação acabou não sendo superior a 30%. Isso não é nada, mas não pode explicar a queda de fator de três na eficiência da formação estelar. A mudança decisiva está no lado da entrada e não no lado da saída.
Vale a pena assinalar algumas advertências. Horizon Run 5 é uma simulação, não um telescópio, e seus resultados dependem da física da subrede usada para modelar a formação de estrelas, supernovase buraco negro opinião. Os autores fizeram testes de sensibilidade e o resultado básico se mantém, mas o valor numérico preciso da escala de massa crítica pode mudar à medida que essas prescrições melhoram.
A análise também se restringe a galáxias acima de 10 ^ 10,8 massas solares para garantir que cada uma tenha partículas de simulação suficientes para serem resolvidas de forma confiável. Galáxias menores são uma história para outra simulação.
O que torna este trabalho satisfatório é que ele associa um padrão observacional famoso a um mecanismo físico único e específico. Não apenas que as galáxias acima de uma certa massa se extingam, mas que elas se extinguem porque seus halos de gás quente se tornam autossustentáveis. Esse é o tipo de afirmação que pode ser verificada em pesquisas futuras de aglomerados de galáxias e do meio intergaláctico quente-quente., o gás e a poeira entre as galáxias.
Saberemos se eles obtiveram a resposta certa assim que essas pesquisas forem implementadas.
