Astronomer har for første gang sett en tett galaktisk kjerne som lyser med lyset fra millioner av nyfødte stjerner i det tidlige universet.
Funnet kaster lys over hvordan elliptiske galakser, de store, gassfattige samlingene av eldre stjerner, først kan ha dannet seg i det tidlige universet. Det er et spørsmål som har unngå astronomer i flere tiår.
Forskerteamet avdekket først den kompakte galaktiske kjernen, kalt GOODS-N-774, i bilder fra Hubble-romteleskopet. Senere observasjoner fra Spitzer-romteleskopet, Herschel romobservatorium og W.M. Keck Observatory var med på å gjøre dette til et sant vitenskapelig funn.
Kjernen dannet for 11 milliarder år siden, da universet var mindre enn 3 milliarder år gammel. Selv om bare en brøkdel av Melkeveiens størrelse, inneholdt den på den tiden allerede over dobbelt så mange stjerner som vår egen galakse.
Teoretiske simuleringer antyder at det dannes gigantiske elliptiske galakser fra innsiden og ut, med en stor kjerne som markerer de aller første formasjonsstadiene. Men de fleste søk etter disse dannende kjernene har kommet tomhendt, noe som gjør dette til en første observasjon og et fenomenalt funn.
"Vi hadde virkelig ikke sett en dannelsesprosess som kunne skape ting som er så tette," forklarte hovedforfatter Erica Nelson fra Yale University i en pressemelding. ”Vi mistenker at denne kjernedannelsesprosessen er et fenomen som er unikt for det tidlige universet, fordi det tidlige universet som helhet var mer kompakt. I dag er universet så diffust at det ikke kan skape slike objekter lenger. "
Ved siden av å bestemme galaksenes størrelse fra Hubble-bildene, gravde teamet inn i arkiverte langtinfrarøde bilder fra Spitzer og Herschel for å beregne hvor raskt den kompakte galaksen skaper stjerner. Det ser ut til å produsere 300 stjerner per år, en hastighet som er 30 ganger større enn Melkeveien.
Den vanvittige stjernedannelsen skjer sannsynligvis fordi den galaktiske kjernen dannes dypt inne i en gravitasjonsbrønn av mørk materie. Den uvanlig høye massen trekker konstant inn gass, komprimerer den og gnister stjernedannelse.
Men disse utbruddene av stjernedannelser skaper støv, som blokkerer det synlige lyset. Dette er med på å forklare hvorfor astronomer ikke har sett en så fjern kjerne før, da de lett kan ha blitt savnet i tidligere undersøkelser.
Teamet tenker at kort tid etter den tidlige perioden vi kan se, sluttet kjernen å danne stjerner. Den slo seg deretter sammen med andre mindre galakser, til den forvandlet seg til en mye større galakse, lik de mer massive og sedate elliptiske galakene vi ser i dag.
"Jeg tror at oppdagelsen vår avgjør spørsmålet om denne modusen for å bygge galakser faktisk skjedde eller ikke," sa medforfatter Pieter van Dokkum fra Yale University. "Spørsmålet er nå, hvor ofte skjedde dette?"
Teamet mistenker at andre galaktiske kjerner er rikelig, men gjemt bak sitt eget støv. Fremtidige infrarøde teleskoper, for eksempel James Webb romteleskopet, bør kunne finne flere av disse tidlige gjenstandene.
Oppgaven ble publisert 27. august i Nature og er tilgjengelig online.
