堪萨斯大学的研究人员希望更好地了解星系演化背后的复杂机制，这些星系在其生命周期中穿过不同环境的“宇宙网”。
KU物理学与天文学教授格雷戈里·鲁德尼克正在领导一个团队，该团队最近从美国国家科学基金会获得了375000美元的资助，用于研究“星系的气体含量和恒星形成特性”，这些星系会根据它们在宇宙中移动的位置而改变。
“这个项目的主要目标是了解环境因素对星系转变的影响，”Rudnick说。“在宇宙中，星系以不均匀的分布分布，其特征是密度不同。这些星系聚集成大星系团，由数百到数千个星系组成，以及由数十到数百个星系组成的较小星系群。
此外，星系可以是细长丝状结构的一部分，也可以是宇宙中密度较低的区域的孤立状态，他说。
以前的努力主要集中在将星系团和星系群中的星系与宇宙中密度最低的区域的星系进行比较。这些研究忽略了连接最密集区域的细丝高速公路。Rudnick的团队将考虑宇宙中密度的完整动态范围，重点关注星系如何对环境做出反应，这些细丝将它们引导到星系群和星系团中，从而改变星系的演化。
“星系沿着一条路径进入这些细丝，在进入群和星团之前第一次经历密集的环境，”Rudnick说。“研究细丝中的星系使我们能够检查具有密集环境的星系的最初遭遇。大多数进入星系团“城市中心”的星系都是沿着这些“高速公路”进行的，只有极少数星系走乡村路线，将它们带入星系团和星系团，而不与周围环境进行太多互动。虽然细丝类似于州际公路，但这些进入人口稠密地区的人迹罕至的路线类似于在堪萨斯州的乡村道路上行驶以进入城市边界。星系可以存在于细丝中，也可以像绳子上的珠子一样存在于细丝中。事实上，宇宙中的大多数星系都存在于群体中。因此，通过我们的研究，我们将同时深入了解环境对星系的影响以及星系在它们最常见的区域，细丝和星系群中的行为。
研究的一个重点将是这些细丝、场、星系群和星系团内的条件如何改变星系内部和周围气体的“重子循环”。每个宇宙邻域都会改变星系内部和周围的气体行为，甚至会影响恒星形成的最密集的分子气体。因此，这种重子周期的中断可以促进或阻碍新恒星的产生。最近，天文学界的一份联邦报告确定了2020年代的天文研究目标——Astro2020十年调查——将了解重子周期列为未来十年的关键科学课题。
“星系之间的空间含有气体。事实上，宇宙中的大多数原子都在这种气体中，这种气体可以吸积到星系上，“鲁德尼克说。“这种星际气体经历了转化为恒星的过程，尽管这个过程的效率相对较低，只有一小部分有助于恒星的形成。大多数以大风的形式被驱逐。其中一些风进入太空，称为流出，而另一些则被回收并返回。这种连续的吸积、循环和流出循环被称为重子循环。星系可以被概念化为重子处理引擎，从星系间介质中吸取气体并将其中的一些转化为恒星。反过来，恒星会变成超新星，产生更重的元素。部分气体被吹入太空，形成一个银河喷泉，最终落回银河系。
然而，Rudnick说，当星系遇到密集的环境时，它们会经历由它们穿过周围气体引起的压力，而这种压力反过来会破坏重子循环，要么主动从星系中去除气体，要么剥夺星系未来的气体供应。事实上，在星系团的中心，星系可以发现它们的造星能力随着气体供应的消失而熄灭。
“这种破坏影响了星系对气体的摄入和排出，导致其恒星形成过程的改变，”他说。“虽然恒星形成可能会暂时增加，但在几乎所有情况下，它最终会导致恒星形成的下降。
Rudnick 在 KU 的合作者将包括像 Kim Conger 这样的研究生，他们的工作帮助制定了资助提案，以及本科生研究人员。他的联合主要研究员、锡耶纳学院物理学和天文学教授罗斯·芬恩也将雇用和培训学生。
研究人员将使用天文数据集，如DESI Legacy Survey，WISE和GALEX成像，大约14000个星系。两个校区的人员将使用锡耶纳的0.7米平面波望远镜进行额外的新观测，以获得配备定制过滤器的星系的新成像，该滤光片将通过赠款购买。KU的学生将能够使用锡耶纳望远镜进行远程观测，因为他们已经在2021年和2023年完成了联合观测天文学课程。
