Take a look at the amount of fuel for star formation in the universe, compared to the number of stars, and you'll notice something strange - there should be 10 times as many stars as there are. It's a problem that has perplexed scientists, but now a study claims to have an answer, saying that the heat in star-forming clouds may be hindering stellar formation. They say that the temperatures are likely too hot to allow reasonable amounts of star formation, which leads to the observed lower number of stars we see in the cosmos today. Researchers at the Massachusetts Institute of Technology and Michigan State University have proposed a new theory for the lack of stars. Based on the amount of stellar fuel there should be 10 times as many. But the reason is because temperatures stop them forming. The Hubble Ultra Deep Field image is shown here . For a star to form, it relies on a cloud of gas to cool sufficiently so that it can gather into the large mass required for stellar formation. In particular, intracluster gas - that near the centre of a galaxy cluster - is normally a prime region for stellar formation. But just a handful of stars in  are born every year in some galaxies, despite an abundance of this gas, so there must be something hindering the gas from cooling and forming stars. Last month astronomers discovered stars forming in a remote region of the Milky Way not thought possible before. The stars were seen in a cloud of molecular gas 16,000 light-years below the flattened disc of our galaxy - further than any others ever seen. And if any planets were to form around these stars, inhabitants would see the entire glory of the spiral galaxy above them in their night sky. The amazing discovery - led by Dr Denilso Camargo of the Federal University of Rio Grande do Sul in Porto Alegre, Brazil - marks the first time that star-forming clusters that are part of the Milky Way have been found this far from our galaxy. ‘This is the first time astronomers have found stars being born in such a remote location,’ said Dr Camargo. ‘Our work shows that the space around the galaxy is a lot less empty than we thought.’ 'The amount of fuel for star formation outpaces the amount of stars 10 times, so these clusters should be really star-rich,' said Dr Michael McDonald, a Hubble Fellow in Massachusetts Institute of Technology's (MIT) Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. 'You really need some mechanism to prevent gas from cooling, otherwise the universe would have 10 times as many stars.' The theory proposed by the researchers from MIT and Michigan State University suggests a number of reasons for why this is so. For some galaxy clusters, the researchers say, the intracluster gas may simply be too hot - on the order of hundreds of millions of degrees Celsius. Even if one region experiences some cooling, the intensity of the surrounding heat would keep that region from cooling further - an effect known as conduction. 'For these hotter clusters, they're stuck in this hot state, and will never cool and form stars,' Dr McDonald says. 'Once you get into this very high-temperature regime, cooling is really inefficient, and they're stuck there forever.' He added to MailOnline that maybe, over tens of billions of years, they would cool down enough for stars to form. Dr McDonald told MailOnline that one of the only clusters observed to be 'cool' enough to allow rapid stellar formation was the Phoenix Cluster, shown here. 'This system was identified in the paper as the only cluster that appears to be undergoing a massive cooling-induced starburst,' he said. Meanwhile, for so-called 'cool core' galaxy clusters, the gas near the center may be cool enough to form some stars. However, a portion of this cooled gas may rain down into a central black hole, which then spews out hot material that serves to reheat the surroundings, preventing many stars from forming - an effect the team terms 'precipitation-driven feedback.' 'Some stars will form, but before it gets too out of hand, the black hole will heat everything back up -- it's like a thermostat for the cluster,' Dr McDonald said. 'The combination of conduction and precipitation-driven feedback provides a simple, clear picture of how star formation is governed in galaxy clusters.' Dr McDonald also explained to MailOnline that, if a human were to venture into one of these hot clusters, they 'probably wouldn't feel hot, because the particles are very low density.' 'So the heat exchange between your body and the hot gas would be very slow,' he added. 'You'd likely be killed by the lack of oxygen and extreme low pressure much faster.' The team collected data from the Chandra X-ray Observatory (illustration shown) and the South Pole Telescope - an observatory in Antarctica that searches for far-off massive galaxy clusters. Dr McDonald and his colleagues compared their theoretical framework to observations of distant galaxy clusters, and found that their theory matched the observed differences between clusters. The team collected data from the Chandra X-ray Observatory and the South Pole Telescope - an observatory in Antarctica that searches for far-off massive galaxy clusters. The researchers compared their theoretical framework with the gas cooling times of every known galaxy cluster, and found that clusters filtered into two populations - very slowly cooling clusters, and clusters that are cooling rapidly, closer to the rate predicted by the group as a critical threshold. By using the theoretical framework, Dr McDonald says researchers may be able to predict the evolution of galaxy clusters, and the stars they produce. 'We've built a track that clusters follow,' Dr McDonald said. 'The nice, simple thing about this framework is that you're stuck in one of two modes, for a very long time, until something very catastrophic bumps you out, like a head-on collision with another cluster.' The researchers hope to look deeper into the theory to see whether the mechanisms regulating star formation in clusters also apply to individual galaxies. Preliminary evidence, he says, suggests that is the case. 'If we can use all this information to understand why or why not stars form around us, then we've made a big step forward,' Dr McDonald said. This Hubble  image of galaxy NGC 1275 reveals the fine, thread-like filamentary structures in the gas surrounding the galaxy. The red filaments are composed of cool gas being suspended by a magnetic field, and are surrounded by the 100-million-degree gas in the center of the Perseus galaxy cluster .
Researchers at the Massachusetts Institute of Technology and Michigan State University have proposed a new theory for the lack of stars .
Based on the amount of stellar fuel there should be 10 times as many .
But the reason is because temperatures stop them forming .
In some clusters of galaxies temperatures are too high for stars to form .
And black holes regulate the temperatures so they never get too cool .
תסתכל על כמות הדלק להיווצרות כוכבים ביקום, בהשוואה למספר הכוכבים, ותבחין במשהו מוזר - אמורים להיות פי 10 יותר כוכבים ממה שיש. זו בעיה שהטרידה את המדענים, אבל כעת מחקר טוען שיש לו תשובה, שאומר שהחום בעננים היוצרים כוכבים עשוי להפריע להיווצרות כוכבים. הם אומרים שהטמפרטורות כנראה חמות מכדי לאפשר כמויות סבירות של היווצרות כוכבים, מה שמוביל למספר הנמוך יותר של כוכבים שאנו רואים בקוסמוס כיום. חוקרים מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס ואוניברסיטת מישיגן סטייט הציעו תיאוריה חדשה להיעדר כוכבים. בהתבסס על כמות הדלק הכוכבים אמור להיות פי 10. אבל הסיבה היא כי הטמפרטורות עוצרות את היווצרותם. תמונת Hubble Ultra Deep Field מוצגת כאן. כדי שכוכב ייווצר, הוא מסתמך על ענן גז שיתקרר במידה מספקת כדי שיוכל להתאסף לתוך המסה הגדולה הנדרשת להיווצרות כוכבים. בפרט, גז תוך-צביר - זה ליד מרכזו של צביר גלקסיות - הוא בדרך כלל אזור ראשוני להיווצרות כוכבים. אבל רק קומץ כוכבים בפנים נולדים מדי שנה בגלקסיות מסוימות, למרות שפע של גז זה, אז חייב להיות משהו שמפריע לגז להתקרר וליצור כוכבים. בחודש שעבר גילו אסטרונומים כוכבים שנוצרים באזור מרוחק של שביל החלב שלא נחשב אפשרי קודם לכן. הכוכבים נראו בענן של גז מולקולרי 16,000 שנות אור מתחת לדיסק הפחוס של הגלקסיה שלנו - רחוק יותר מכל שאר הכוכבים שנראו אי פעם. ואם כוכבי לכת היו נוצרים סביב הכוכבים האלה, התושבים היו רואים את כל תהילת הגלקסיה הספירלית שמעליהם בשמי הלילה שלהם. התגלית המדהימה - בראשות ד"ר דנילסו קמארגו מהאוניברסיטה הפדרלית של ריו גרנדה דו סול בפורטו אלגרה, ברזיל - מסמנת את הפעם הראשונה שבה צבירים יוצרים כוכבים שהם חלק משביל החלב נמצאו כל כך רחוק מהגלקסיה שלנו. "זו הפעם הראשונה שאסטרונומים מצאו כוכבים שנולדו במיקום כה מרוחק", אמר ד"ר קמארגו. "העבודה שלנו מראה שהחלל מסביב לגלקסיה הרבה פחות ריק ממה שחשבנו." "כמות הדלק להיווצרות כוכבים עולה על כמות הכוכבים פי 10, כך שהצבירים האלה צריכים להיות ממש עשירים בכוכבים", אמר ד"ר מייקל. מקדונלד, עמית האבל במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) קאולי לאסטרופיזיקה וחקר החלל. 'אתה באמת צריך מנגנון כלשהו כדי למנוע מהגז להתקרר, אחרת ליקום יהיו פי 10 כוכבים'. התיאוריה שהציעו החוקרים מ-MIT ומאוניברסיטת מישיגן סטייט מציעה מספר סיבות מדוע זה כך. עבור חלק מצבירי הגלקסיות, אומרים החוקרים, ייתכן שהגז התוך-צביר פשוט חם מדי - בסדר גודל של מאות מיליוני מעלות צלזיוס. גם אם אזור אחד חווה התקררות מסוימת, עוצמת החום שמסביב תמנע מאזור זה להתקרר עוד יותר - אפקט המכונה הולכה. "עבור הצבירים החמים יותר האלה, הם תקועים במצב החם הזה, ולעולם לא יתקררו ויצרו כוכבים", אומר ד"ר מקדונלד. "ברגע שאתה נכנס למשטר הטמפרטורה המאוד גבוה הזה, הקירור הוא ממש לא יעיל, והם תקועים שם לנצח." הוא הוסיף ל-MailOnline שאולי, במשך עשרות מיליארדי שנים, הם יתקררו מספיק כדי שייווצרו כוכבים. ד"ר מקדונלד אמר ל-MailOnline שאחד מהצבירים היחידים שנצפו כ"קרירים" מספיק כדי לאפשר היווצרות כוכבים מהירה הוא אשכול הפניקס, המוצג כאן. "מערכת זו זוהתה בעיתון כאשכול היחיד שנראה כי הוא עובר התפרצות כוכבים מסיבית הנגרמת על ידי קירור", אמר. בינתיים, עבור מה שנקרא צבירי גלקסיות 'קררה ליבה', הגז ליד המרכז עשוי להיות קריר מספיק כדי ליצור כמה כוכבים. עם זאת, חלק מהגז המקורר הזה עשוי לרדת גשם לתוך חור שחור מרכזי, אשר לאחר מכן פולט החוצה חומר חם המשמש לחימום מחדש של הסביבה, ומונע היווצרות של כוכבים רבים - השפעה שהצוות מכנה 'משוב מונחה משקעים'. "ייווצרו כמה כוכבים, אבל לפני שהוא יוצא מדי משליטה, החור השחור יחמם הכל בחזרה - זה כמו תרמוסטט לצביר," אמר ד"ר מקדונלד. "השילוב של הולכה ומשוב מונחה משקעים מספק תמונה פשוטה וברורה של האופן שבו היווצרות כוכבים נשלטת בצבירי גלקסיות." ד"ר מקדונלד גם הסביר ל-MailOnline שאם אדם היה יוצא לאחד מהצבירים החמים האלה, הם 'כנראה לא ירגישו חם, כי החלקיקים הם בצפיפות נמוכה מאוד'. "אז חילופי החום בין הגוף שלך לגז החם יהיו איטיים מאוד", הוסיף. "סביר להניח שתהרג מהיעדר חמצן ולחץ נמוך קיצוני הרבה יותר מהר." הצוות אסף נתונים ממצפה רנטגן צ'אנדרה (איור מוצג) ומטלסקופ הקוטב הדרומי - מצפה כוכבים באנטארקטיקה שמחפש צבירי גלקסיות מסיביים רחוקים. ד"ר מקדונלד ועמיתיו השוו את המסגרת התיאורטית שלהם לתצפיות על צבירי גלקסיות מרוחקות, ומצאו שהתיאוריה שלהם תואמת את ההבדלים שנצפו בין צבירים. הצוות אסף נתונים ממצפה רנטגן צ'נדרה ומטלסקופ הקוטב הדרומי - מצפה כוכבים באנטארקטיקה שמחפש צבירי גלקסיות מסיביים רחוקים. החוקרים השוו את המסגרת התיאורטית שלהם לזמני קירור הגז של כל צביר גלקסיות ידוע, ומצאו שצבירים מסוננים לשתי אוכלוסיות - צבירים מתקררים באיטיות רבה, וצבירים שמתקררים במהירות, קרוב יותר לקצב שנחזה על ידי הקבוצה כסף קריטי . על ידי שימוש במסגרת התיאורטית, ד"ר מקדונלד אומר שחוקרים עשויים להיות מסוגלים לחזות את האבולוציה של צבירי גלקסיות, ואת הכוכבים שהם מייצרים. "בנינו מסלול שמקבצים עוקבים אחריו," אמר ד"ר מקדונלד. 'הדבר הנחמד והפשוט בפריימס' הזה הוא שאתה תקוע באחד משני מצבים, במשך זמן רב מאוד, עד שמשהו מאוד קטסטרופלי פוגע בך, כמו התנגשות חזיתית עם אשכול אחר.' החוקרים מקווים להעמיק בתיאוריה כדי לראות האם המנגנונים המווסתים היווצרות כוכבים בצבירים חלים גם על גלקסיות בודדות. ראיות ראשוניות, הוא אומר, מצביעות על כך. "אם נוכל להשתמש בכל המידע הזה כדי להבין מדוע או מדוע לא נוצרים סביבנו כוכבים, אז עשינו צעד גדול קדימה", אמר ד"ר מקדונלד. תמונה זו של האבל של הגלקסיה NGC 1275 חושפת את המבנים הדקיקים דמויי החוט בגז המקיף את הגלקסיה. החוטים האדומים מורכבים מגז קריר התלוי בשדה מגנטי, והם מוקפים בגז של 100 מיליון מעלות במרכז צביר הגלקסיות פרסאוס.
חוקרים מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס ואוניברסיטת מישיגן הציעו תיאוריה חדשה למחסור בכוכבים.
בהתבסס על כמות הדלק הכוכבים אמור להיות פי 10 יותר.
אבל הסיבה היא כי הטמפרטורות עוצרות את היווצרותם.
בחלק מצבירי הגלקסיות הטמפרטורות גבוהות מכדי להיווצר כוכבים.
וחורים שחורים מווסתים את הטמפרטורות כך שלעולם לא יהיו קרירים מדי.