Ett internationellt team av astronomer har debunkit en lång hållen tro om hur stjärnor bildas.
Sedan 1950-talet trodde astronomer att grupper av nyfödda stjärnor följde samma regler för stjärnbildning, vilket innebar att förhållandet mellan massiva stjärnor och ljusare stjärnor var ganska lika stort från galax till galax. För varje stjärna som är 20 gånger massivare än solen eller större, till exempel, skulle det vara 500 stjärnor lika med eller mindre än solens massa.
”Det här var en riktigt användbar idé. Tyvärr verkar det inte vara sant, säger teamforskarledaren Dr. Gerhardt Meurer från Johns Hopkins University i Baltimore.
Denna massfördelning av nyfödda stjärnor kallas den "initiala massfunktionen" eller IMF. Det mesta av ljuset vi ser från galaxer kommer från de högsta massstjärnorna, medan den totala massan i stjärnor domineras av de lägre massstjärnorna som inte kan ses, så IMF har konsekvenser för att exakt bestämma galaxmassan. Genom att mäta mängden ljus från en befolkning av stjärnor och göra några korrigeringar för stjärnornas åldrar, kan astronomer använda IMF för att uppskatta den totala massan för den stjärnorna.
Resultat för olika galaxer kan bara jämföras om IMF är detsamma överallt, men Dr. Meurers team har visat att detta förhållande mellan högmassa och lågmassa nyfödda stjärnor skiljer sig mellan galaxerna. Små "dvärg" -galaxer bildar till exempel många fler stjärnor med låg massa än väntat.
För att komma fram till denna upptäckt använde Dr. Meurer team galaxer i HIPASS-undersökningen (HI Parkes All Sky Survey) som gjordes med Parkes radioteleskop nära Sydney, Australien. En radioundersökning användes eftersom galaxer innehåller betydande mängder neutral vätgas, råmaterialet för att bilda stjärnor och det neutrala väte avger radiovågor.
Teamet mätte två spårare av stjärnbildning, ultraviolett och H-alfa-utsläpp, i 103 av undersökningsgalaxerna med hjälp av NASA: s GALEX-satellit och det 1,5 m optiska teleskopet CTIO i Chile.
Att välja galaxer utifrån deras neutrala väte gav ett prov av galaxer av många olika former och storlekar, opartiska av deras stjärnbildningshistorik.
H-alfa-emission spårar närvaron av mycket massiva stjärnor som kallas O-stjärnor, födelsen av en stjärna med en massa som är mer än 20 gånger solens.
UV-emissionen spårar både O-stjärnor och de mindre massiva B-stjärnorna - totalt sett stjärnor mer än tre gånger solens massa.
Meurer team fann att förhållandet mellan H-alfa och UV-utsläpp varierade från galax till galax, vilket antyder att IMF också gjorde, åtminstone i sin övre ände.
"Detta är komplicerat arbete, och vi måste nödvändigtvis ta hänsyn till många faktorer som påverkar förhållandet mellan H-alfa och UV-utsläpp, till exempel det faktum att B-stjärnor lever mycket längre än O-stjärnor," sade Dr. Meurer.
Dr. Meurers team föreslår att IMF verkar vara känsligt för de fysiska förhållandena i den stjärnbildande regionen, särskilt gastrycket. Exempelvis bildas det mest troligt att massiva stjärnor bildas i högtrycksmiljöer som tätt bundna stjärnkluster.
Teamets resultat möjliggör en bättre förståelse av andra nyligen observerade fenomen som har förbryllade astronomer, såsom variation av förhållandet mellan H-alfa och ultraviolett ljus som en funktion av radien inom vissa galaxer. Detta är nu vettigt eftersom den stellar blandningen varierar när trycket sjunker med radie, precis som trycket varierar med höjden på jorden.
Arbetet bekräftar tentativa förslag från Veronique Buat och kollaboratörer i Frankrike 1987 och sedan en mer omfattande studie förra året av Eric Hoversteen och Karl Glazebrook som arbetade på Johns Hopkins och Swinburne universitet som föreslog samma resultat.
Källa: CSIRO
