Takket være nylige forbedringer i rombaserte og bakkebaserte teleskoper, har astronomer kunnet undersøke dypere i universet enn noen gang før. Ved å se milliarder av år tilbake i tid, er vi i stand til å teste teoriene våre om historien til galaktisk dannelse og evolusjon. Dessverre er det en skremmende oppgave å studere det aller tidlige universet, og det er utenfor mulighetene til våre nåværende instrumenter.
Men ved å kombinere kraften fra Hubble-romteleskopet med en teknikk kjent som gravitasjonslinser, gjorde et team av astronomer det første funnet av en kompakt galakse som sluttet å lage stjerner bare noen få milliarder år etter Big Bang. Oppdagelsen av en slik galakse som eksisterer så tidlig i universet, er enestående og representerer en stor utfordring for teorier om hvordan massive galakser dannes og utvikler seg.
Funnene deres ble rapportert i en studie med tittelen “En massiv, død disksgalakse i det tidlige universet”, som dukket opp i 22. juni-utgaven av tidsskriftet Natur.Som antydet i studien, stolte teamet på data fra Hubble som de kombinerte med gravitasjonslinser - der en massiv klynge av galakser forstørrer og strekker bilder av fjernere galakser utover dem - for å studere den fjerne galaksen kjent som MACS 2129-1.
Hva de fant var helt uventet. Med tanke på galaksenes alder - datert til bare tre milliarder år etter Big Bang - forventet de å se en kaotisk ball av stjerner som dannet seg på grunn av at tidlige galakser fusjonerte. I stedet la de merke til at galaksen, som var skiveformet (som Melkeveien), faktisk var død - noe som betyr at stjernedannelsen allerede hadde opphørt i den.
Dette var en overraskelse, da astronomer ikke forventet å se dette så tidlig i universet. Dessuten var det første gang det er oppnådd direkte bevis som viser hvordan i det minste noen av de tidligste "døde" galakene i universet utviklet seg fra skiveformede gjenstander til å bli de gigantiske elliptiske galakene som vi jevnlig ser i Space Magazine .
Som Sune Toft - en forsker fra Dark Cosmology Center ved Niels Bohr Institute og hovedforfatteren på studien - forklarte, kan dette tvinge til en ny vurdering av hvordan galakser utviklet seg i det tidlige universet:
"Denne nye innsikten kan tvinge oss til å revurdere hele den kosmologiske konteksten av hvordan galakser brenner ut tidlig og utvikle seg til lokale elliptiske formede galakser. Kanskje har vi vært blinde for at tidlige" døde "galakser faktisk kan være disker, ganske enkelt fordi vi ikke har klart å løse dem. ”
I tidligere studier ble det antatt at fjerne døde galakser var lignende i struktur som de lokale elliptiske galaksene de til slutt utviklet seg til. I forkant av denne studien var bekreftelse av denne hypotesen ikke mulig siden dagens instrumenter ikke er kraftige nok til å se så langt ut i verdensrommet. Men ved å kombinere kraften i gravitasjonslinser med Hubbles høye oppløsning, var Toft og teamet hans i stand til å se denne døde galaksen tydelig.
Ved å kombinere målinger av rotasjonshastighet fra ESOs Very Large Telescope (VLT) med arkivdata fra Cluster Lensing And Supernova-undersøkelsen med Hubble (CLASH), kunne de bestemme størrelsen på galaksen, massen og alderen så vel som dens (nedlagte) ) rate av stjernedannelse. Til syvende og sist fant de ut at den avsidesliggende galaksen er tre ganger så massiv som Melkeveien, men bare halvparten av størrelsen, og snurrer mer enn dobbelt så raskt.
Hvorfor denne galaksen sluttet å danne stjerner er fortsatt ukjent, og vil kreve oppfølgingsundersøkelser ved bruk av mer sofistikerte instrumenter. Men i mellomtiden er det noen mulige teorier. For eksempel kan det være et resultat av en aktiv galaktisk kjerne, der et supermassivt svart hull i sentrum av MACS 2129-1 hemmet stjernedannelse ved å varme opp galakasens gass og bortvise det fra galaksen.
Eller det kan være et resultat av at kald gass ble strømmet inn i galakas sentrum der den raskt ble oppvarmet og komprimert, og dermed hindret den i å avkjøle seg og danne stjernedannende skyer. Men når det kommer til hvordan disse typer tidlige, døde galakser kunne ha ført til de elliptiske galakser vi ser i dag, tror Toft og kollegene at de vet svaret. Som han forklarte, kan det være gjennom fusjoner:
“Hvis disse galaksene vokser gjennom sammenslåing med mindre følgesvenner, og disse mindre følgesvennene kommer i stort antall og fra alle slags forskjellige vinkler inn på galaksen, vil dette til slutt randomisere banene til stjerner i galaksen. Du kan også tenke deg store fusjoner. Dette vil definitivt også ødelegge stjernenes beordrede bevegelse. ”
I de kommende årene håper Toft og teamet hans å dra nytte av James Webb-teleskopet (som skal lanseres i 2018) for å søke etter mer tidlige døde galakser, i håp om at det kan belyse de uavklarte spørsmålene dette oppdager reiser. Og med evnen til å undersøke dypere i rommet, forventer astronomer at mye mer vil bli avslørt om det tidlige universet.
