Comprendere la storia della formazione stellare nell'Universo è un tema centrale nell'astronomia moderna. Varie osservazioni hanno mostrato che l'attività di formazione stellare è variata durante i 13,8 miliardi di anni di storia dell'Universo. Il tasso di natalità stellare ha raggiunto il picco circa 10 miliardi di anni fa, e da allora è diminuito costantemente. Però, la causa del declino della natalità stellare non è ancora ben compresa.

"Volendo indagare su ciò che sopprime l'attività di formazione stellare, ci siamo concentrati sull'ambiente intorno alle galassie, ", ha affermato Masao Hayashi all'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ).

Hayashi e i suoi colleghi hanno osservato l'ammasso di galassie XMMXCS J2215.9-1738 situato a 9,4 miliardi di anni luce di distanza con l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Perché ci vuole tempo perché la luce di oggetti lontani ci raggiunga, osservare le galassie lontane ci mostra come appariva l'Universo quando la luce veniva emessa. In questo caso, la luce di XMMXCS J2215.9-1738 è stata emessa 9,4 miliardi di anni fa, che è all'incirca nel periodo in cui il tasso di natalità stellare ha raggiunto il picco. Infatti, precedenti osservazioni con il telescopio Subaru di NAOJ hanno rivelato che molte delle galassie dell'ammasso stanno attivamente formando stelle.

ALMA ha rilevato segnali radio emessi dal monossido di carbonio in 17 delle galassie dell'ammasso. Questo è un numero record per il rilevamento di galassie ricche di gas a tale distanza. interessante, le galassie ricche di gas rilevate con ALMA si trovano verso la parte esterna dell'ammasso di galassie, non al centro. Questa è la prima volta in assoluto che una tale differenziazione di posizione è stata trovata in un ammasso di galassie a 10 miliardi di anni luce di distanza.

Il team presume che le galassie ricche di gas rilevate con ALMA si trovino in una fase intermedia nel processo di diventare membri dell'ammasso. Quando le nuove galassie membri passano attraverso il gas caldo che riempie l'ammasso, il gas freddo nelle galassie viene strappato via dal gas caldo. La formazione stellare attiva consuma quel poco di gas che sopravvive nelle galassie. Mentre il gas freddo necessario per far esaurire le stelle, la formazione stellare si interrompe.

In realtà, ci sono alcune galassie con formazione stellare attiva nella parte centrale dell'ammasso. Il team suggerisce che sono piuttosto evoluti, i vecchi membri dell'ammasso consumano l'ultimo dei loro gas per formare le stelle.

"Recenti studi osservazionali e teorici mostrano che la distribuzione del gas è la chiave per comprendere l'evoluzione delle galassie, " spiega Hayashi. "Le nostre osservazioni forniscono statistiche robuste che mostrano che un certo numero di galassie ricche di gas si trovano nella parte esterna di un ammasso di galassie. Con questo risultato abbiamo aperto un percorso futuro per rivelare il processo evolutivo delle galassie negli ammassi di galassie".

Questi risultati di osservazione sono stati pubblicati come Hayashi et al. "Fasi evolutive di galassie ricche di gas in un ammasso di galassie a z =1,46" nel Lettere per riviste astrofisiche nel maggio 2017.