De er der ute; bittesmå, ekstremt svake og utrolig eldgamle dverggalakser med så få stjerner at forskere kaller dem ‘spøkelsesgalakser.’ NASAs Hubble-romteleskop tok bilder av tre av disse småyngea-galaksene i håp om å avdekke et mysterium 13 milliarder år i ferd med å bli.
Astronomer mener disse bittesmå, spøkelseslignende galakene som er oppdaget ved siden av Melkeveisgalaksen, er blant de eldste, minste og mest uberørte galakser i universet. Hubble-synspunkter avslører at stjernene deres har samme fødselsdato. Galaxyene begynte å danne stjerner for mer enn 13 milliarder år siden, men stoppet brått i løpet av bare en milliard år etter at universet ble født.
"Disse galaksene er alle gamle og de er i samme alder, så du vet at noe falt ned som en giljotin og slo av stjernedannelsen på samme tid i disse galaksene," sa Tom Brown fra Space Telescope Science Institute i Baltimore , Md., Studiens leder. "Den mest sannsynlige forklaringen er reionisering."
Reionisering av universet begynte i de første milliarder årene etter Big Bang. I løpet av denne tiden slo stråling fra de første stjernene elektroner av hydrogenatomer og ioniserte hydrogengassen. Denne prosessen lot også hydrogengass bli transparent for ultrafiolett lys. Den samme prosessen kan også ha klønet stjerneoppretting i dverggalakser, slik som i Browns studie. Disse galaksene er bittesmå søskenbarn til stjerneproduserende dverggalakser i nærheten av Melkeveien. Og på grunn av den lille størrelsen, bare 2000 lysår på tvers, var de ikke massive nok til å skjerme seg mot det tøffe ultrafiolette lyset fra det tidlige universet som fjernet deres magre tilførsel av hydrogengass, slik at de ikke kunne lage nye stjerner.
Astronomer foreslo mange årsaker til mangelen på stjerner i disse galakene i tillegg til reionieringsteorien. Noen forskere mente interne hendelser som supernovaer sprengte bort gassen som trengtes for å skape nye stjerner. Andre antydet at galaksene ganske enkelt brukte opp tilførselen av hydrogengass som trengs for å lage stjerner.
Brown målte stjernenes aldre ved å se på lysstyrken og fargene. Stjernepopulasjonene i disse fossile galaksene varierer fra noen hundre til noen tusen stjerner; noen sollignende, noen røde dverger og noen røde stjerner større enn vår sol. Da bevis viste at stjernene virkelig var eldgamle, innhentet Brown hjelpen fra Hubbles Advanced Camera for Surveys for å grave seg dypt inne i seks galakser for å avgjøre når de ble født. Så langt er teamet ferdig med å analysere data for tre; Hercules, Leo IV og Ursa Major. Galaxyene ligger mellom 330 000 lysår til 490 000 lysår. Til sammenligning sammenlignet Brown galaksenes stjerner med de som ble funnet i M92, en 13 milliarder år gammel kuleklynge som ligger omtrent 26 000 lysår fra Jorden. Han fant ut at de er i lignende alder.
"Dette er fossilene fra de tidligste galaksene i universet," sa Brown. "De har ikke endret seg på milliarder av år. Disse galaksene er i motsetning til de fleste nærliggende galakser, som har lang stjernedannelseshistorie. ”
Browns funn kan bidra til å forklare det såkalte "manglende satellittproblemet." Astronomer har observert bare noen få dusin dverggalakser rundt Melkeveien mens datasimuleringer forutsier at tusenvis bør eksistere. Men kanskje eksisterer de. Sloan-undersøkelsen fant mer enn et dusin ørsmå, stjernesultede galakser i Melkeveiens nabolag mens du bare skannet en del av himmelen. Astronomer tror at flere titalls ultra-svake galakser kan lure uoppdaget med muligheten for at tusenvis av enda mindre dverger inneholder praktisk talt ingen stjerner.
De bittesmå galaksene kan være stjernesnakket, men de har fremdeles en overflod av mørk materie, rammen som galakser er bygget på. Normale dverggalakser i nærheten av Melkeveis galaksen inneholder ti ganger mer mørk materie enn vanlig synlig materie. Brown forklarer at disse bittesmå galaksene nå er øyer med stort sett mørk materie, usett i milliarder av år til astronomene begynte å finne dem i Sloan Survey.
Browns resultater vises i 1. juli-utgaven av Astrophysical Journal Letters.
Bildetekst 1: Disse Hubble-bildene viser den svake, stjernesultede dverggalaksen Leo IV. Bildet til venstre viser en del av galaksen, skissert av den hvite rektangulære boksen. Boksen måler 83 lysår bredde og 163 lysår lang. De få stjernene i Leo IV går tapt blant nabostjerner og fjerne galakser. Et nærbilde av bakgrunnsgalaksen i boksen vises i midten. Bildet til høyre viser bare stjernene i Leo IV. Galaksen, som inneholder flere tusen stjerner, er sammensatt av sollignende stjerner, svakere, røde dvergstjerner og noen røde kjempestjerner lysere enn solen. Kreditt: NASA, ESA og T. Brown (STScI)
Bildetekst 2: Disse datasimuleringene viser en sverm av mørk materieklumper rundt vår Melkeveis galakse. Noen av mørkstoffkonsentrasjonene er enorme nok til å vekke stjernedannelse. Tusenvis av klumper av mørk materie sameksisterer med Melkeveis galaksen, vist i midten av topppanelet. De grønne klemmene i midtre panel er de mørke stoffbuntene som er massive nok til å få gass fra det intergalaktiske mediet og utløse pågående stjernedannelse, og til slutt skape dverggalakser. I det nederste panelet er de røde klodsene ulovlige dverggalakser som sluttet å danne stjerner for lenge siden. Brown og J. Tumlinson (STScI)
