En saknad länk i galaxbildning är hittad

 

Bild: NASA, ESA, CSA, STScI, Rohan Naidu (MIT); Bildbehandling: Joseph DePasquale (STScI).  James Webb Space Telescope visar galaxen MoM-z14 som den såg ut i det avlägsna förflutna, 280 miljoner år efter big bang.

Ett team på 48 astronomer från 14 länder under ledning från University of Massachusetts Amherst har upptäckt en population av dammiga, galaxer där stjärnbildning pågår vid universums yttersta kanter en miljard år efter Big Bang som tros ha inträffat för 13,7 miljarder år sedan.

Galaxerna kan representera en ögonblicksbild i galaxens livscykel, där nyligen upptäckta ultraavlägsna ljusa galaxer bildade för 13,3 miljarder år sedan kopplas samman med tidiga "stilla", (där stjärnor slutat bildas)  galaxer cirka 2 miljarder år efter Big Bang. Upptäckten utmanar nuvarande universumsmodeller. Studien publicerades nyligen i The Astrophysical Journal Letters, och visar ett steg för att revidera kosmisk historia. 

"Min forskning handlar om att försöka identifiera och förstå en population av sällsynta, dammiga stjärnbildande galaxer vilka först upptäcktes i slutet av 1990-talet," beskriver Jorge Zavala, biträdande professor i astronomi vid UMass Amherst och studiens huvudförfattare.

En del av det som gör dessa galaxer så svåra att studera är dammet, som absorberar UV och synligt ljus, vilket i princip gör dem osynliga för teleskop som är beroende av UV och synliga delar av spektrumet.

Men med uppfinningen av submillimeterteleskop, som kan se ljus med längre våglängder, kunde astronomer plötsligt lysa in i de dammiga delarna av universum som tidigare varit mörka för teleskop. När dammet absorberar UV och synligt ljus skapar det också värme  strålande infraröd energi som är synlig för dessa teleskop. Zavala och hans medförfattare förlitade sig på Atacama Large Millimeter/sub Millimeter Array (ALMA)-teleskopet i Chile för att kunna identifiera en population på cirka 400 ljusa, dammiga galaxer. De använde sedan närinfraröda observationer gjorda av NASAs nyligen uppskjutna James Webb Space Telescope för att lokalisera cirka 70 svaglysande dammiga galaxkandidater vid universums kant, varav merparten aldrig tidigare hade setts. Genom att gå tillbaka till ALMA-data och "stapla" observationerna kunde teamet bekräfta att dessa dammiga galaxer bildades för nästan 13 miljarder år sedan.

Även om den tekniska kunskap som krävs för att göra denna upptäckt i sig är nyhet i sig handlar upptäckten mer för vår förståelse av universums historia.

"Dammiga galaxer är massiva galaxer med stora mängder metaller och kosmiskt stoft," beskriver Zavala. "Dessa galaxer är mycket gamla vilket betyder att stjärnor bildades i det tidiga universum, tidigare än vad våra nuvarande modeller förutspår."

Dessutom verkar det som att galaxerna Zavala och hans team hittade är relaterade till två andra uppsättningar av sällsynta, anomala galaxer: de ultraljusa, stjärnbildande galaxer som bildades strax efter Big Bang (nyligen upptäckta av JWST), och mycket äldre, massiva "vilande" galaxer, där det nästan inte bildas stjärnor längre.

"Det är som om vi nu har ögonblicksbilder av livscykeln för dessa sällsynta galaxer," noterar Zavala. Men Mer forskning för att bekräfta  om Zavalas och hans teams hypotes stämmer, både att våra nuvarande astronomiska modeller av universums bildning saknar något och att stjärnbildningen skedde tidigare i universums utveckling än man tidigare trott.

Zavala påpekar att denna forskning inte hade varit möjlig utan samarbete mellan forskare och institutioner från hela världen, inklusive finansiering från USA:s National Science Foundation.