Før universet vårt nådde 1 milliardårs fødselsdag, dannet det seg en uvanlig galakse og begynte å piske opp nye stjerner i forbløffende hastigheter. Så bare 800 millioner år senere falt den ultramassive galaksen plutselig stille, ifølge en ny studie.
Den enorme galaksen, kalt XMM-2599, skilte seg ut som en sjeldenhet i de første dagene av universet.
Generelt bør tidlig dannede galakser være mindre i masse, fordi den nåværende modellen for strukturdannelse er hierarkisk - små, lave masser av galakser skulle forventes å danne først, og deretter ville de slå seg sammen for å danne større, mer massive galakser ved en senere tid, "sa medforfatter Danilo Marchesini, professor i fysikk og astronomi ved Tufts universitet, i en uttalelse. Men XMM-2599, med seks ganger masse melkemassen, trosser disse spådommene fullstendig.
Noen numeriske modeller forutsier at slike monstergalakser eksisterte i det tidlige universet, men de antatt galaksene forventes å være aktivt dannende stjerner, sa Gillian Wilson, professor i fysikk og astronomi ved University of California, Riverside (UCR), i en uttalelse fra universitetet. "Det som gjør XMM-2599 så interessant, uvanlig og overraskende er at den ikke lenger danner stjerner."
Og ingen vet hvorfor.
Marchesini, Wilson og deres kolleger beskrev den forvirrende oppdagelsen i en ny studie publisert i dag (5. februar) i The Astrophysical Journal Letters.
Teamet oppdaget XMM-2599 ved å måle den elektromagnetiske strålingen som stammer fra fjerne stjerner, noe som gjør det mulig for forskere å bestemme de kjemiske og fysiske egenskapene til galakser. Strålingen må ofte bevege seg over store romvidder før den når jordbaserte instrumenter, og reisen kan ta lang tid. Det betyr at forskere ved å ta spektroskopiske målinger kan skimte hvordan universet vårt så ut i den fjerne fortiden.
Ved å bruke sine målinger utviklet teamet matematiske modeller for å forutsi hvordan XMM-2599 ville ha dannet seg gjennom tid. "Allerede før universet var 2 milliarder år gammelt, hadde XMM-2599 allerede dannet en masse på mer enn 300 milliarder soler, noe som gjorde det til en ultramassiv galakse," har hovedforfatter Benjamin Forrest, en postdoktorisk forsker ved UCR Department of Physics and Astronomy, sa det i UCR-uttalelsen.
Modellen antyder at galaksen genererte de fleste av stjernene sine i en "enorm vanvidd" da universet var mindre enn 1 milliard år gammelt, sa Forrest. Under toppproduksjon klynget galaksen ut mer enn 1000 solmasser hvert år; på samme tid dannet Melkeveien bare en ny stjerne, heter det i uttalelsen. Modellene spådde at XMM-2599 burde ha fortsatt å produsere nye stjerner, slik de fleste galakser gjorde i den epoke av den kosmiske historien. I stedet falt monstergalaksen sovende, kanskje på grunn av mangel på drivstoff eller på grunn av aktivitet fra det sorte hullet i sentrum, sa Wilson.
"Vi har fanget XMM-2599 i den inaktive fasen," sa Wilson. Mens galaksen ikke lenger lager nye stjerner, kan den ikke miste noen av den påløpte massen, la han til. "Kan tiden etter hvert tiltrekke seg stjernedannende galakser i nærheten og bli en lys galakseby?"
I teorien kunne XMM-2599 bli en sentral skikkelse i en av de "lyseste og mest massive klyngene av galakser i det lokale universet," sa medforfatter Michael Cooper, professor i astronomi ved University of California, Irvine, i UCR-uttalelse. "Alternativt kan det fortsette å eksistere isolert. Eller vi kan ha et scenario som ligger mellom disse to resultatene."
Forfatterne vet ennå ikke hvorfor XMM-2599 sluttet å produsere stjerner, eller hvordan galaksen kan utvikle seg i fremtiden. De konkluderer med at, gitt hvor plutselig galaksen falt inaktiv, eksistensen av XMM-2599 "vår nåværende forståelse av hvordan ultramassive galakser dannes og utvikler seg i det tidlige universet."
