Gli ammassi di galassie sono rare regioni dell'universo costituite da centinaia di galassie contenenti trilioni di stelle, così come il gas caldo e la materia oscura.

È noto da tempo che quando una galassia cade in un ammasso, la formazione stellare viene interrotta abbastanza rapidamente in un processo noto come "estinzione". Ciò che effettivamente fa spegnere le stelle, però, è un mistero, nonostante diverse spiegazioni plausibili siano state proposte dagli astronomi.

Un nuovo studio internazionale condotto dall'astronomo Ryan Foltz, un ex studente laureato presso l'Università della California, lungo il fiume, ha fatto la migliore misurazione finora della scala temporale di spegnimento, misurare come varia nel 70% della storia dell'universo. Lo studio ha anche rivelato il processo probabilmente responsabile dell'arresto della formazione stellare negli ammassi.

È noto che ogni galassia che entra in un ammasso porta con sé del gas freddo che non ha ancora formato stelle. Una possibile spiegazione suggerisce che prima che il gas freddo possa trasformarsi in stelle, è "spogliato" lontano dalla galassia dal caldo, gas denso già nel cluster, causando la cessazione della formazione stellare.

Un'altra possibilità è che le galassie siano invece "strangolate, " significa che smettono di formare stelle perché i loro serbatoi cessano di essere riforniti con ulteriore gas freddo una volta che cadono all'interno dell'ammasso. Si prevede che questo sia un processo più lento rispetto allo stripping.

Una terza possibilità è che l'energia della formazione stellare stessa allontani gran parte del combustibile gassoso freddo dalla galassia e le impedisca di formare nuove stelle. Si prevede che questo scenario di "deflusso" si verifichi in tempi più rapidi rispetto allo stripping, perché il gas è perso per sempre nella galassia e non è disponibile per formare nuove stelle.

Poiché questi tre diversi processi fisici prevedono che le galassie si estinguano su diverse scale temporali relative nel corso della storia dell'universo, gli astronomi hanno postulato che se potessero confrontare il numero di galassie spente osservate su un lungo periodo di riferimento, il processo dominante che provoca l'estinzione delle stelle diventerebbe più facilmente evidente.

Però, fino a poco tempo fa, era molto difficile trovare ammassi lontani, e ancora più difficile misurare le proprietà delle loro galassie. L'adattamento Spitzer internazionale della sequenza rossa Cluster Survey, o SpARCS, sondaggio ha ora effettuato una misurazione di oltre il 70 per cento della storia dell'universo, realizzato da pionieristiche nuove tecniche di rilevamento dei cluster, che ha permesso la scoperta di centinaia di nuovi ammassi nel lontano universo.

Utilizzando alcuni dei propri cluster SpARCS scoperti di recente, il nuovo studio condotto dall'UCR ha scoperto che una galassia impiega più tempo per smettere di formare stelle quando l'universo invecchia:solo 1,1 miliardi di anni quando l'universo era giovane (4 miliardi di anni), 1,3 miliardi di anni quando l'universo è di mezza età (6 miliardi di anni), e 5 miliardi di anni nell'universo attuale.

"Confrontando le osservazioni della scala temporale dell'estinzione nelle galassie negli ammassi nell'universo distante con quelle nell'universo vicino ha rivelato che un processo dinamico come lo stripping del gas si adatta meglio alle previsioni rispetto allo strangolamento o ai deflussi, " ha detto Foltz.

Per effettuare questa misurazione all'avanguardia, il team di SpARCS ha richiesto 10 notti di osservazioni con i telescopi del W. M. Keck Observatory (10 metri di diametro) alle Hawaii, e 25 notti di osservazioni con i due telescopi Gemini (8 metri di diametro) alle Hawaii e in Cile.

"Grazie al fenomenale investimento nel nostro lavoro da parte di questi osservatori, ora crediamo di avere una buona idea di come la formazione stellare si fermi nelle galassie più massicce negli ammassi, "ha detto Gillian Wilson, professore di fisica e astronomia all'UCR e capofila dell'indagine SpARCS, nel cui laboratorio ha lavorato Foltz quando lo studio è stato fatto. "Ci sono buone ragioni, però, credere che le galassie di massa inferiore possano spegnersi con un processo diverso. Questa è una delle domande a cui il nostro team sta lavorando per rispondere".

Il team ha ricevuto 50 notti aggiuntive di Gemini time e una sovvenzione di 1,2 milioni di dollari dalla National Science Foundation per studiare come si ferma la formazione stellare nelle galassie di massa più regolare. Wilson ha anche ricevuto osservazioni dal telescopio spaziale Hubble e una sovvenzione della NASA per analizzare le immagini ad alta risoluzione delle galassie spente.

Il documento di ricerca è pubblicato su Giornale Astrofisico .