Bildetekst: En kunstners gjengivelse av galaksen BX442 og dens følgesvenn dverggalakse (øverst til venstre). Kreditt: Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics / Joe Bergeron
Antikk stjernelys som reiste i 10,7 milliarder år har bragt en overraskelse - bevis på en spiralgalakse lenge før det er kjent at andre spiralgalakser har dannet seg.
"Når du går tilbake i tid til det tidlige universet, ser galakser veldig rare, klumpete og uregelmessige, ikke symmetriske," sa Alice Shapley, en UCLA-førsteamanuensis i fysikk og astronomi, og medforfatter av en studie rapportert i dagens tidsskrift Nature . ”De aller fleste gamle galakser ser ut som togvrak. Den første tanken vår var, hvorfor er denne så annerledes og så vakker? ”
Galakser i dag kommer i en rekke unike former og størrelser. Noen, som vår Melkeveisgalakse, er roterende skiver av stjerner og gass kalt spiralgalakser. Andre galakser, kalt elliptiske galakser, ligner gigantiske kuler av eldre rødlige stjerner som beveger seg i tilfeldige retninger. Så er det en rekke mindre uregelmessige formede galakser bundet sammen av tyngdekraften, men som mangler noen synlig struktur. En stor, mangfoldig befolkning av disse typer uregelmessige galakser dominerte det tidlige universet, sier Shapely.
Det tok 10,7 milliarder år å komme til Jorden for lys fra denne utrolige fjerne spiralgalaksen, som reiste nesten 6 billioner mil per år. bare 3 milliarder år etter at universet ble opprettet i en hendelse kalt Big Bang.
I følge en pressemelding fra UCLA brukte astronomer de skarpe øynene til Hubble-romteleskopet for å spionere på 300 veldig fjerne galakser i det tidlige universet. Forskerne trodde opprinnelig at galaksen, en av de mest massive i deres undersøkelse som gikk under det uglamorøse navnet BX442, var en illusjon, kanskje to galakser som er lagt over hverandre.
"At denne galaksen eksisterer er forbløffende," sa David Law, hovedforfatter av studien og Dunlap Institute postdoktor ved University of Toronto Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics. "Nåværende visdom mener at slike 'grand-design' spiralgalakser ganske enkelt ikke eksisterte på et så tidlig tidspunkt i universets historie." En ‘grand design’ galakse har fremtredende, velformede spiralarmer.
For å forstå deres image videre, brukte astronomer et unikt, topp moderne instrument kalt OSIRIS spektrograf ved W.M. Keck-observatoriet på Hawaiias sovende vulkan fra Mauna Kea. Instrumentet, bygget av UCLA-professor James Larkin, lot dem studere lys fra omtrent 3600 lokasjoner i og rundt BX442. Dette spektra ga dem ledetrådene de trengte for å vise at de virkelig så på en enkelt, roterende spiralgalakse.
Mens spiralgalakser er rikelig i det nåværende kosmos, var det ikke alltid tilfelle. Spiralgalakser i det tidlige universet var sjeldne på grunn av hyppige interaksjoner. "BX442 ser ut som en galakse i nærheten, men i det tidlige universet kolliderte galakser mye oftere," sier Shapely. “Gass regnet inn fra det intergalaktiske mediet og fôringsstjerner som ble dannet i en mye raskere hastighet enn de er i dag; sorte hull vokste også mye raskere. Space Magazine er kjedelig sammenlignet med denne tidlige tiden. ”
Shapely and Law mener gravitasjonstrekkrekken mellom en dverggalakse-kamerat og BX442 kan være ansvarlig for dets futuristiske utseende. Kameraten fremstår som bare en liten klatt i bildet sitt. Datasimuleringer utført av Charlotte Christensen, en postdoktorand ved University of Arizona og medforfatter av papiret, gir bevis på denne ideen. Etter hvert vil BX442 og den mindre galaksen sannsynligvis slå seg sammen.
Shapley sa at BX442 representerer en kobling mellom tidlige galakser som er mye mer turbulente og de roterende spiralgalakser som vi ser rundt oss. "Faktisk kan denne galaksen fremheve viktigheten av fusjonsinteraksjoner i enhver kosmisk epoke for å skape storslått design spiralstruktur," sa hun.
Å studere BX442 vil sannsynligvis hjelpe astronomer til å forstå hvordan spiralgalakser som Melkeveiens form, la hun til.
Bildetekst 2: HST / Keck sammensatt bilde av falsk farge av galaksen BX442. Kreditt: David Law / Dunlap Institute for Astronomy & Astrophysics
