Galáxias e Seu Gás: Um Estudo da Formação de Estrelas
Pesquisas mostram como o gás afeta a formação de estrelas em galáxias ao longo de 4 bilhões de anos.
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Índice
- Por que o Gás é Importante
- Medindo a Ação do Gás
- Observações e Descobertas
- Taxas de Formação de Estrelas em Queda
- Como as Galáxias Crescem
- Diferentes Tipos de Gás nas Galáxias
- Metodologia do Estudo
- Como a Massa Estelar Afeta o Acúmulo de Gás
- Ligando o Acúmulo de Gás à Formação de Estrelas
- Evolução de Longo Prazo das Galáxias
- Desafios nas Observações
- Importância das Condições Cósmicas
- Pontos-Chave sobre Dinâmica do Gás
- Conclusão
- Fonte original
Galáxias que estão formando estrelas precisam de gás pra criar novas estrelas. Esse gás vem do espaço ao redor delas, que é conhecido como meio circumgaláctico. Mas os cientistas ainda sabem pouco sobre quanto gás essas galáxias estão realmente puxando desse espaço. Esse estudo quer descobrir quanto gás galáxias formadoras de estrelas conseguiram juntar nos últimos 4 bilhões de anos.
Por que o Gás é Importante
O gás é essencial pra formar estrelas. À medida que as estrelas consomem gás pra gerar energia, suas reservas de gás vão diminuindo. As galáxias precisam repor esse gás pra continuar formando novas estrelas. Acredita-se que elas façam isso puxando gás do espaço ao redor. Entender como esse processo funciona é fundamental pra saber como as galáxias crescem e mudam com o tempo.
Medindo a Ação do Gás
Nesse estudo, os cientistas analisaram as relações entre diferentes tipos de gás e estrelas nas galáxias. Eles mediram como a quantidade de gás hidrogênio atômico se relaciona com o total de estrelas em uma galáxia. Usando essas informações, conseguiram estimar quanto gás fluiu pra essas galáxias ao longo do tempo.
Observações e Descobertas
O estudo descobriu que as galáxias conseguiram aumentar seu suprimento de Gás Atômico. Em alguns casos, até mantiveram a quantidade de gás estável, mesmo enquanto continuam formando novas estrelas. Isso mostra que elas estão mandando bem em repor suas reservas de gás.
Nos últimos 4 bilhões de anos, a taxa média de acúmulo de gás no disco de uma galáxia foi encontrada como sendo semelhante à taxa média de Formação de Estrelas. Isso indica um equilíbrio entre a quantidade de gás que entra e a quantidade que é usada pra formar estrelas.
Taxas de Formação de Estrelas em Queda
Apesar desse equilíbrio, a taxa geral de formação de estrelas no universo caiu. Essa aparente contradição acontece porque, mesmo que as galáxias estejam puxando gás suficiente, elas não estão convertendo isso em estrelas de forma eficiente. O processo de transformar gás atômico em Gás Molecular, que pode então se tornar estrelas, parece ser lento.
Como as Galáxias Crescem
O estudo mostra que o crescimento de uma galáxia é simples em teoria; quanto mais gás elas juntam, mais estrelas podem criar. Mas a eficiência dessa conversão é crítica. Quando as galáxias capturam gás, mas não conseguem converter em estrelas rapidamente, acabam ficando com um excesso de gás disponível que não está sendo usado de forma eficiente.
Diferentes Tipos de Gás nas Galáxias
As galáxias contêm diferentes tipos de gás. O gás atômico é o mais comum, especialmente nas fases iniciais de formação de estrelas. O gás molecular, por outro lado, é o que acaba virando estrelas. Entender como esses tipos de gás se relacionam é essencial.
Metodologia do Estudo
Os pesquisadores usaram um método chamado "stacking", que combina dados de várias observações diferentes pra detectar os sinais fracos de gás que são difíceis de ver individualmente. Essa técnica permitiu medir a quantidade de gás nas galáxias de forma mais precisa.
Como a Massa Estelar Afeta o Acúmulo de Gás
O estudo também analisou como a massa de uma galáxia influencia seu acúmulo de gás. Normalmente, galáxias mais massivas são melhores em puxar gás. A relação entre a massa de uma galáxia e o gás que ela pode acumular é crucial pra entender a evolução das galáxias.
Ligando o Acúmulo de Gás à Formação de Estrelas
Galáxias formadoras de estrelas costumam seguir um padrão chamado sequência principal, que descreve como suas taxas de formação de estrelas se relacionam com sua massa. Os pesquisadores indicam que, à medida que a massa de uma galáxia aumenta, sua taxa de formação de estrelas também aumenta. Essa ligação ajuda a prever como as galáxias vão se comportar ao longo do tempo.
Evolução de Longo Prazo das Galáxias
A pesquisa sugere que as galáxias conseguiram aumentar suas contagens de estrelas ao longo de bilhões de anos. Elas conseguiram coletar gás, mas a transformação desse gás em estrelas variou. Enquanto as galáxias permanecem na sequência principal, seus métodos de formação de estrelas evoluem, refletindo seu aumento de massa.
Desafios nas Observações
Um dos grandes desafios em estudar o acúmulo de gás é que muito do gás é difuso e difícil de observar. A maior parte dos dados vem de medições indiretas ou modelos, o que pode levar a incertezas nas descobertas. As observações também são limitadas a galáxias específicas, o que pode afetar a compreensão geral do acúmulo de gás.
Importância das Condições Cósmicas
As condições no universo passam por mudanças que podem impactar bastante as galáxias. Isso inclui o ambiente onde as galáxias existem, assim como grupos locais de galáxias que podem afetar a disponibilidade de gás. Os pesquisadores precisam considerar esses fatores pra entender o comportamento geral das galáxias.
Pontos-Chave sobre Dinâmica do Gás
- A quantidade de gás atômico nas galáxias é crucial pra sua capacidade de formar estrelas.
- A relação entre gás e massa estelar é fundamental pra prever o comportamento das galáxias.
- Nos últimos 4 bilhões de anos, galáxias formadoras de estrelas conseguiram manter ou até aumentar suas reservas de gás, apesar da queda nas taxas de formação de estrelas no universo.
Conclusão
O estudo ilumina como o gás se acumula nas galáxias formadoras de estrelas e como isso afeta a capacidade delas de produzir novas estrelas. Embora as galáxias continuem puxando gás com sucesso, a conversão desse gás em estrelas não está acompanhando o ritmo. Isso levanta questões importantes sobre como as galáxias vão evoluir no futuro e como seus processos de formação de estrelas vão mudar com o tempo.
Entender essas dinâmicas é essencial pra ter uma visão completa da evolução das galáxias e vai ajudar os cientistas a prever melhor como as galáxias vão se comportar em diferentes ambientes cósmicos.
Título: The Gas Accretion Rate of Star-forming Galaxies over the last 4 Gyr
Resumo: Star-forming galaxies are believed to replenish their atomic gas reservoir, which is consumed in star-formation, through accretion of gas from their circumgalactic mediums (CGMs). However, there are few observational constraints today on the gas accretion rate in external galaxies. Here, we use our recent measurement of the scaling relation between the atomic hydrogen (HI) mass $M_{HI}$ and the stellar mass $M_*$ in star-forming galaxies at $z \approx 0.35$, with the relations between the star-formation rate (SFR) and $M_*$, and the molecular gas mass $M_{Mol}$ and $M_*$, and the assumption that star-forming galaxies evolve along the main sequence, to determine the evolution of the neutral gas reservoir and the average net gas accretion rate onto the disks of star-forming galaxies over the past 4 Gyr. For galaxies with $M_* \gtrsim 10^9 M_{\odot}$ today, we find that both $M_*$ and $M_{HI}$ in the disk have increased, while $M_{Mol}$ has decreased, since $z \sim 0.35$. The average gas accretion rate onto the disk over the past 4 Gyr is similar to the average SFR over this period, implying that main-sequence galaxies have maintained a stable HI reservoir, despite the consumption of gas in star-formation. We obtain an average net gas accretion rate (over the past 4 Gyr) of $\approx 6 M_{\odot} yr^{-1}$ for galaxies with the stellar mass of the Milky Way. At low redshifts, $z \lesssim 0.4$, the reason for the decline in the cosmic SFR density thus appears to be the inefficiency in the conversion of atomic gas to molecular gas, rather than insufficient gas accretion from the CGM.
Autores: Apurba Bera, Nissim Kanekar, Jayaram N. Chengalur, Jasjeet S. Bagla
Última atualização: 2023-10-06 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2309.05937
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2309.05937
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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