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# Física# Astrofísica das Galáxias

Novas Descobertas sobre Formação de Estrelas em Galáxias Distantes

Estudo revela conexões entre a formação de estrelas e a evolução das galáxias em seis galáxias de alto desvio para o vermelho.

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Índice

Nos últimos anos, os cientistas têm coletado dados sobre galáxias distantes no espaço. O foco deles tem sido entender como essas galáxias crescem e mudam com o tempo. Eles querem saber especialmente como e quando novas estrelas se formam nessas galáxias e o que faz essa formação parar. Este estudo se concentra em seis galáxias específicas que mostram comportamentos interessantes a altas distâncias da Terra, conhecidas como altos redshift.

A maneira como as galáxias se desenvolvem é influenciada por diferentes processos. Um processo crucial é a Formação de Estrelas, que é a criação de novas estrelas a partir de nuvens de gás e poeira. Com o tempo, algumas galáxias param de formar novas estrelas, levando-as a se tornarem "secas". Entender as razões por trás dessa transição é essencial para desvendar a história das galáxias.

Contexto Observacional

Nas últimas duas décadas, telescópios como o Telescópio Espacial Hubble capturaram muitas imagens de galáxias no universo. Essas imagens revelaram que galáxias a altos redshifts são menores e mais densas do que as mais próximas de nós. Muitas galáxias de alto redshift têm formas irregulares e grandes grupos de estrelas em aglomerados. Essas características também são observadas em galáxias em fusão, mas as galáxias de alto redshift costumam exibir rotação coerente, indicando que elas são mais parecidas com discos do que com sistemas colidindo.

Os pesquisadores também estão interessados em outro processo chamado de "quenecimento" de galáxias, que é quando as galáxias param de formar estrelas. As observações mostram que galáxias em formação de estrelas mudam gradualmente de formas caóticas para formas de disco suave. Ao mesmo tempo, um número crescente de galáxias quietas aparece, que têm propriedades estruturais diferentes das galáxias em formação de estrelas. Essa mudança levanta questões importantes sobre a relação entre como as galáxias parecem e quão ativas elas são na formação de estrelas.

Estudando Populações Estelares em Galáxias

O objetivo deste estudo é dar uma olhada mais de perto nas populações de estrelas dentro de seis galáxias a altos redshifts. Usando imagens de um telescópio de última geração, os cientistas podem analisar essas galáxias em detalhe. Esta pesquisa foca na presença de regiões centrais brilhantes dentro de cada galáxia, que acredita-se ser resultado da formação contínua de estrelas.

Para identificar essas galáxias, os pesquisadores usaram um método que envolve selecionar galáxias que mostram áreas brilhantes e vermelhas quando observadas. O objetivo era entender os diferentes tipos de estrelas nessas regiões centrais e como elas se relacionam com outras partes das galáxias.

Coleta e Análise de Dados

Para coletar dados, os cientistas usaram várias imagens tiradas em diferentes comprimentos de onda da luz. Eles combinaram observações de vários telescópios para maximizar a quantidade de informações disponíveis sobre essas galáxias. Isso envolveu medições extensivas e modelagem para analisar as propriedades das populações estelares dentro de cada galáxia.

As galáxias sob investigação foram inicialmente escolhidas de um grupo maior com base em suas características brilhantes. Cada galáxia foi dividida em diferentes partes, incluindo um núcleo central brilhante e pequenos aglomerados ao seu redor. Ao examinar esses diferentes componentes, os pesquisadores puderam montar a história da formação de estrelas nessas galáxias.

Descobertas dos Dados

A análise revelou que os núcleos estelares centrais das galáxias são significativamente mais massivos do que o esperado se tivessem se formado por processos típicos. Em vez de se formarem por fragmentação simples, parece que esses núcleos podem ter se originado da fusão de grupos maiores de estrelas.

Curiosamente, enquanto essas galáxias ainda formam estrelas, elas estão abaixo da sequência principal de galáxias em formação de estrelas, sugerindo que estão à beira de parar a formação de estrelas. Dentro de cada galáxia, as regiões centrais mostram menor atividade na formação de estrelas em comparação com as áreas ao redor.

A pesquisa sugere que esses núcleos brilhantes estão se formando ao mesmo tempo que o processo de quenecimento pode começar. Isso indica uma possível conexão entre o crescimento desses núcleos e a transição da galáxia de um estado ativo para um estado quieto.

Entendendo as Taxas de Formação de Estrelas

Descobriu-se que cada galáxia tem uma história de formação de estrelas distinta. A formação importante de estrelas nas regiões centrais parece ter ocorrido recentemente, seguida por um rápido declínio na atividade. Esse padrão sugere que ocorreu um grande surto de formação de estrelas antes que as galáxias começassem a desacelerar.

A presença de estrelas mais velhas nas regiões centrais indica que, embora alguma formação de estrelas ainda esteja acontecendo, muito do conteúdo estelar nesses núcleos é composto por estrelas mais velhas. Isso se alinha com a ideia de que as áreas centrais têm nutrido estrelas por um longo tempo.

O Papel dos Aglomerados Estelares

Alguns dos aglomerados menores encontrados dentro das galáxias eram mais jovens e vibrantes em termos de formação de estrelas se comparados aos núcleos centrais. Essa diferença sugere que as regiões centrais têm uma história de formação mais complexa, já que podem ter se desenvolvido a partir da fusão de aglomerados menores ao longo do tempo.

O estudo das populações de aglomerados revela que, enquanto alguns aglomerados estão formando novas estrelas a uma taxa alta, outros são mais velhos e têm um caminho evolutivo diferente. Essas descobertas ajudam a esclarecer como diferentes regiões dentro de uma galáxia podem ter histórias e taxas de formação de estrelas variadas.

As Implicações para a Evolução das Galáxias

Os dados coletados e analisados neste estudo fornecem uma visão mais clara sobre o que desencadeia o quenecimento da formação de estrelas nas galáxias. Ao juntar as histórias dessas seis galáxias, os pesquisadores estão ganhando insights sobre os processos mais amplos que governam a evolução das galáxias.

Acredita-se que o desenvolvimento de regiões centrais densas possa desempenhar um papel na transição da formação ativa de estrelas para estados quietos. As observações sugerem que o quenecimento pode ocorrer junto com a formação desses núcleos compactos, possivelmente impulsionado pela dinâmica dentro das galáxias.

A Busca Contínua por Conhecimento

Embora este estudo tenha produzido resultados fascinantes, os pesquisadores reconhecem que ele apenas arranha a superfície de entender como as galáxias evoluem. O tamanho pequeno da amostra e a natureza do viés de seleção em direção a galáxias mais brilhantes significam que estudos mais extensivos são necessários.

À medida que novos dados se tornam disponíveis, especialmente com os telescópios capturando mais imagens do espaço profundo, os cientistas poderão construir sobre essas descobertas. As explorações contínuas de vastas galáxias fornecerão uma visão mais abrangente de como elas crescem, mudam e, eventualmente, param de formar estrelas.

Conclusão

Em conclusão, a análise espacial das populações estelares em galáxias de alto redshift revela insights significativos sobre como essas estruturas evoluem ao longo do tempo. As conexões entre núcleos estelares massivos, taxas de formação de estrelas e quenecimento das galáxias oferecem um vislumbre dos processos complexos que moldam o universo. À medida que futuras pesquisas continuam a expandir nosso entendimento, podemos esperar descobrir ainda mais sobre a história das galáxias e suas populações estelares.

Fonte original

Título: JADES + JEMS: A Detailed Look at the Buildup of Central Stellar Cores and Suppression of Star Formation in Galaxies at Redshifts 3 < z < 4.5

Resumo: We present a spatially resolved study of stellar populations in 6 galaxies with stellar masses $M_*\sim10^{10}M_\odot$ at $z\sim3.7$ using 14-filter JWST/NIRCam imaging from the JADES and JEMS surveys. The 6 galaxies are visually selected to have clumpy substructures with distinct colors over rest-frame $3600-4100\r{A}$, including a red, dominant stellar core that is close to their stellar-light centroids. With 23-filter photometry from HST to JWST, we measure the stellar-population properties of individual structural components via SED fitting using Prospector. We find that the central stellar cores are $\gtrsim2$ times more massive than the Toomre mass, indicating they may not form via single in-situ fragmentation. The stellar cores have stellar ages of $0.4-0.7$ Gyr that are similar to the timescale of clump inward migration due to dynamical friction, suggesting that they likely instead formed through the coalescence of giant stellar clumps. While they have not yet quenched, the 6 galaxies are below the star-forming main sequence by $0.2-0.7$ dex. Within each galaxy, we find that the specific star formation rate is lower in the central stellar core, and the stellar-mass surface density of the core is already similar to quenched galaxies of the same masses and redshifts. Meanwhile, the stellar ages of the cores are either comparable to or younger than the extended, smooth parts of the galaxies. Our findings are consistent with model predictions of the gas-rich compaction scenario for the buildup of galaxies' central regions at high redshifts. We are likely witnessing the coeval formation of dense central cores, along with the onset of galaxy-wide quenching at $z>3$.

Autores: Zhiyuan Ji, Christina C. Williams, Sandro Tacchella, Katherine A. Suess, William M. Baker, Stacey Alberts, Andrew J. Bunker, Benjamin D. Johnson, Brant Robertson, Fengwu Sun, Daniel J. Eisenstein, Marcia Rieke, Michael V. Maseda, Kevin Hainline, Ryan Hausen, George Rieke, Christopher N. A. Willmer, Eiichi Egami, Irene Shivaei, Stefano Carniani, Stephane Charlot, Jacopo Chevallard, Emma Curtis-Lake, Tobias J. Looser, Roberto Maiolino, Chris Willott, Zuyi Chen, Jakob M. Helton, Jianwei Lyu, Erica Nelson, Rachana Bhatawdekar, Kristan Boyett, Lester Sandles

Última atualização: 2024-10-09 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2305.18518

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2305.18518

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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