FAST ir DESI duomenys parodė silpstantį žvaigždžių formavimosi efektyvumą

Žvaigždžių formavimosi pikas Visatoje buvo pasiektas vadinamuoju kosminiu vidurdieniu – maždaug prieš 10 mlrd. metų. Nuo tada naujų žvaigždžių gimsta vis mažiau.

Viena akivaizdžiausių tokio lėtėjimo versijų buvo paprasta: galaktikose senka tam reikalingos dujos. Šią prielaidą tikrino Kinijos mokslų akademijos komanda.

Žvaigždės formuojasi šaltuose molekulinio vandenilio debesyse. Tačiau tam pirmiausia reikalingas neutralus atominis vandenilis, astronomų žymimas HI. Jis laikomas savotiška žaliavų atsarga, siejančia dujų apytaką Visatos mastu su žvaigždžių formavimusi galaktikose.

Šias atsargas tyrėjams padėjo įvertinti Kinijos radioteleskopas FAST, kurio apertūra siekia 500 metrų. Neutralus vandenilis aptinkamas pagal silpną 21 cm bangos ilgio radijo spinduliuotę.

Į analizę taip pat įtraukti spektroskopinio projekto DESI duomenys. Imtį sudarė apie 2,5 mln. galaktikų beveik trečdalyje dangaus, apimančių pastaruosius 4,5 mlrd. metų.

Rezultatai pasirodė netikėti. Prieš 4,5 mlrd. metų žvaigždės formavosi maždaug 2,5 karto aktyviau nei dabar, tačiau neutralaus vandenilio atsargos buvo didesnės daugiausia 1,4 karto. Tai reiškia, kad žaliavos sumažėjo palyginti nedaug, o pats žvaigždžių formavimasis susilpnėjo gerokai labiau.

Tyrimas apima tik vėlyvąjį šio nuosmukio etapą. FAST leidžia pažvelgti maždaug 7,2 mlrd. metų į praeitį, todėl dar ankstesni Visatos laikotarpiai kol kas lieka už šio darbo ribų.

Pasak autorių, galimas paaiškinimas slypi barionų cikle – įprastos medžiagos mainuose tarp galaktikų ir tarpgalaktinės terpės. Dujos iš kosminio tinklo patenka į galaktikas ir vėliau iš jų vėl išmetamos. Jei šis įtekėjimas silpnėja, mažėja ir neutralaus atominio vandenilio virtimo molekuliniu efektyvumas. Molekulinės dujos pamažu išeikvojamos ir nebeatsinaujina, todėl kartu silpsta ir žvaigždžių formavimasis.