”Overordentlig sjældent tredobbelt system, set da universet var 800 millioner år gammelt, giver indsigt i de tidligste stadier af galaksdannelse.” - Richard Ellis
Astronomer, der bruger den kombinerede kraft fra Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) -teleskopet og NASAs Hubble-rumteleskop, har opdaget et langt trung med primitive galakser beliggende inde i en enorm klod primordial gas næsten 13 milliarder lysår fra Jorden.
”Dette overordentlig sjældne tredobbelt system, set da universet kun var 800 millioner år gammelt, giver vigtig indsigt i de tidligste stadier af galaksdannelse i en periode, der er kendt som 'kosmisk daggry,' da universet først blev badet i stjernelys,” sagde Richard Ellis, Steele-professor i astronomi ved California Institute of Technology og medlem af forskerteamet. ”Endnu mere interessant synes disse galakser klar til at smelte sammen til en enkelt massiv galakse, som til sidst kan udvikle sig til noget, der svarer til Mælkevejen.”
Se fuld størrelse | Kompositbillede af sjældent tredobbelt system - døbt Himiko - i det tidlige univers. Hubble-, Spitzer- og Subaru-data kombineret for at fremstille dette billede. En halo ioniseret brintgas omgiver de tre galakser. Observationer med Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) -teleskopet påviste ikke nogen form for signatur fra kulstof, hvilket antyder, at disse tre genstande kan være meget primitive og ikke har haft nok tid til at frø det intergalaktiske medium med tunge elementer. Kredit: NASA / Hubble; NASA / Spitzer; NAOJ / Subaru
Forskere opdagede først dette objekt, som syntes at være en kæmpe boble af varm, ioniseret gas, i 2009. Døbt Himiko (efter en legendarisk dronning af det gamle Japan), det er næsten 10 gange større end typiske galakser i den æra og sammenlignelig i størrelse til vores egen Mælkevej. Efterfølgende observationer med Spitzer-rumteleskopet antydede, at Himiko kunne repræsentere en enkelt galakse, hvilket ville gøre det ukarakteristisk massivt i den periode af det tidlige univers.
"De nye observationer afslørede, at Himiko snarere end en enkelt galakse har tre forskellige, lyse kilder, hvis intense stjernedannelse opvarmer og ioniserer denne gigantiske sky af gas," sagde Masami Ouchi, en lektor ved Tokyo University, som ledede det internationale team af astronomer fra Japan og USA.
Se fuld størrelse | Et afsnit af himmel, der indeholder mange unge galakser, inklusive Himiko, som er afbildet af Hubble's Wide Field Camera 3. Kredit: NASA / Hubble
Områder med en sådan rasende stjernedannelse bør være fyldt med tunge elementer som kulstof, silicium og ilt. Disse elementer er smedet i atomovne fra massive, kortlivede stjerner som dem, der sprænger ud i livet inden for de tre galakser, der er opdaget af Hubble. I slutningen af deres relativt korte liv eksploderer disse stjerner som supernovaer og podede intergalaktisk medium med et fint støv af tunge elementer.
”Når dette støv opvarmes af ultraviolet stråling fra massive nyfødte stjerner, udstråler støvet derefter ved radiobølgelængder,” bemærkede Kotaro Kohno, et medlem af teamet også ved universitetet i Tokyo. ”En sådan stråling opdages ikke i Himiko.”
”Overraskende afslørede observationer med ALMA et fuldstændigt fravær af signalet fra kulstof, der hurtigt syntetiseres i unge stjerner. I betragtning af ALMA's følsomhed er dette virkelig bemærkelsesværdigt, ”sagde Ouchi. ”Præcis hvordan denne intense aktivitet kan forenes med den primitive kemiske sammensætning af Himiko er ganske forvirrende.”
Astronomerne spekulerer i, at en stor del af gassen i Himiko kunne være primordial, en blanding af lyselementerne brint og helium, som blev skabt i Big Bang. Hvis det er korrekt, ville dette være en milepæl-opdagelse, der signaliserer detekteringen af en urbane galakse, der blev set under dens dannelse.
Se fuld størrelse | Himiko set med Hubble. De tre spædbarnsgalakser er klart opløst, hvor det kun var kendt, at der eksisterede en før. Disse genstande er ekstremt energiske, hvilket antyder, at de gennemgår en periode med intens stjernedannelse. Kredit: NASA / Hubble
Ellis opsummerede situationen: ”Astronomer er normalt begejstrede, når der registreres et signal fra et objekt. Men i dette tilfælde er det fraværet af et signal fra tunge elementer, der er det mest spændende resultat! ”
ALMA-data blev taget som en del af det tidlige videnskabsprogram med kun en del af matrixens eventuelle fulde komplement af 66 antenner. Fremtidig forskning med det komplette ALMA-teleskop og den næste generation af jord- og rumbaserede observatorier vil se endnu længere tilbage i tiden og kaste mere lys over oprindelsen og udviklingen af de første stjerner og galakser. Resultaterne accepteres til offentliggørelse i Astrophysical Journal.
Via NRAO