Mängder av molekyler i hektisk stjärnfabrik

I en ny studie av en galax där stjärnor bildas i en mycket snabbare takt än i Vintergatan har astronomer upptäckt över hundra olika typer av molekyler. Det är den avgjort största mångfalden av molekyler mångfald som observerats utanför Vintergatan, vilket ger forskarna nya och oöverträffade inblickar i de komplexa processer som ligger bakom hur stjärnor bildas i galaxer.

Galaxen NGC 253:s centrum — I de ljusare delarna på bilden - i galaxen NGC 253:s centrum - har forskarna hittat höga koncentrationer av ett stort antal molekyler. Credit: ALMA/NRAO/AUI/NSF

I universum finns "starburst”-galaxer, galaxer där stjärnor bildas i snabb takt. Möjligheten för stjärnor att bildas beror på egenskaperna hos det råmaterial som stjärnorna föds ur. Molekylär gas – gas som består av en stor andel olika molekyler - är ett sådant råmaterial, och det är känt sen länge att stjärnor bildas i täta regioner inom molekylära moln där gravitationen kan verka mer effektivt. Men det är ett mysterium hur en sådan omfattande stjärnbildning kan äga rum i starburstgalaxer - och hur denna fas i en galax livscykel slutar.

Ett internationellt forskarlag har med hjälp av ALMA-teleskopet (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) i Chile observerat galaxen, NGC 253, som producerar nya stjärnor i hög takt. De upptäckte mer än hundra olika sorters molekyler, långt fler än vad tidigare studier utanför vår egen galax har upptäckt. Den molekylära gasen i centrum av NGC 253 är mer än tio gånger så tät som den gas som finns i centrum av vår galax. Mångfalden i råmaterialet för nya stjärnor är också den största som hittats utanför Vintergatan, och den innehåller också molekyler som har upptäckts för första gången utanför vår egen galax, såsom etanol och en molekyl som består av fosfor och kväve (fosfornitrid, PN). Den stora mängden data har gjort det möjligt för astronomer att bättre förstå fysiken och kemin i den här typen av galaxer.

Eftersom varje molekyl går att observera på vissa specifika frekvenser, gör observationer över ett brett frekvensområde det möjligt att analysera de fysiska egenskaperna hos molekylerna, vilket i sin tur ger insikter i hur stjärnorna bildas. Snart uppgraderas dessutom ALMA för att möjliggöra mätningar med ännu bredare spann i frekvens, vilket kommer att möjliggöra fler forskningsprojekt som detta, och göra dem ännu mer effektivt.

Om studien

Denna undersökning genomfördes som ett ALMA Large Program med namnet ALMA Comprehensive High-resolution Extragalactic Molecular Inventory (ALCHEMI), under ledning av Sergio Martín från Europeiska sydobservatoriet (ESO) och Joint ALMA Observatory, Nanase Harada från National Astronomical Observatory of Japan och Jeff Mangum från National Radio Astronomy Observatory.