Astronomer troede, at de første galakser ville være små. Nu har de fundet 2 gigantiske galakser fra da universet kun var 5% af dets nuværende alder.
Se større. | Kunstnerens koncept af SPT0311-58, et par massive galakser i det meget tidlige univers. Forskere siger, at galakser fra denne æra er "messier" end dem, vi ser i det nærliggende univers. Deres mere virvlete former skyldes de store gaslagre, der regner ned på dem, og deres løbende interaktion og fusioner med deres naboer. Billede via NRAO / AUI / NSF; D. Berry.
Vores solsystem - vores sol og planeterfamilie - menes at have været bygget af klumper af pladsmateriale, der klæber sammen. På samme måde forventede astronomer, at de første galakser - dem, der dannedes kort efter Big Bang - skulle ligne de små dværg galakser, vi ser i dag, så de ville tjene som byggesten til større galakser, der kom senere. Og så overraskede naturen os ved at afsløre eksempler på massiv, stjernefyldte galakser set, da kosmos var mindre end en milliard år gammel. Nu har nye observationer med Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) i Chile afsløret to gigantiske galakser set endnu længere væk, og for længere tid, da universet kun var 780 millioner år gammelt, eller omkring 5 procent af dets nuværende alder. Disse gigantiske, tidlige galakser - samlet kendt som SPT0311-58 - ser ud til at ligge inde i en endnu mere massiv mørke stof-glorie, der indeholder flere billioner gange massen af vores sol.
Forskerne rapporterede om deres fund i det peer-reviewede tidsskrift Natur den 6. december 2017.
De sagde, at disse to gigantiske, tidlige galakser er tæt på hinanden, mindre end afstanden fra Jorden til centrum af vores Melkevejs galakse. Derfor tror de, at galakserne snart vil smelte sammen og danne den største galakse, der nogensinde er observeret i den periode i den kosmiske historie. Dan Marrone, lektor i astronomi ved University of Arizona i Tucson og hovedforfatter på papiret, sagde i en erklæring:
Med disse udsøgte ALMA-observationer ser astronomer den mest massive galakse, der er kendt i de første milliarder år af universet i processen med at samle sig selv.
Et sammensat billede, der viser ALMA-data (rød) af de to galakser i SPT0311-58. Disse galakser vises over en baggrund fra Hubble-rumteleskopet (blå og grøn). ALMA-dataene viser de to galakseres støvede glød. Billedet af galaksen til højre er forvrænget af gravitationslinse. Den tættere forgrundslinsegalakse er den grønne genstand mellem de to galakser, der er afbildet af ALMA. Billede via ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Marrone, et al .; B. Saxton (NRAO / AUI / NSF); NASA / ESA Hubble.
ALMA ligger i Atacama-ørkenen i det nordlige Chile og er et af verdens mest avancerede værktøjer til astronomisk observation. Det er et interferometer af radioteleskoper, der kun har været i fuld drift siden marts 2013. Det er gjort muligt gennem et internationalt partnerskab mellem Europa, De Forenede Stater, Canada, Japan, Sydkorea, Taiwan og Chile. Men selv ALMA kunne ikke se så langt tilbage i rum og tid uden hjælp.
I dette tilfælde kom hjælpen fra selve naturen, der producerer det, der kaldes en gravitationslinse, hver gang en mellemliggende massiv genstand, som en galakse eller galakse klynge, bøjer lyset fra fjernere galakser. I et univers på mindst 100 milliarder galakser (eller mere) sker dette temmelig ofte, men det kan være vanskeligt at observere. Selvom galakser mellem os og SPT0311-58 bøjede og forstørrede deres lys, var det krævet sofistikerede computermodeller at rekonstruere billedet af SPT0311-58, da disse galakser ville forekomme i en uændret tilstand.
Alligevel gav processen med at drille disse data fra observationer endnu flere oplysninger i henhold til disse astronomer:
Denne 'af-linse'-proces gav spændende detaljer om galakserne og viste, at den største af de to danner stjerner med en hastighed på 2.900 solmasser om året. Den indeholder også ca. 270 milliarder gange massen af vores sol i gas og næsten 3 milliarder gange massen af vores sol i støv.
Justin Spilker ved University of Texas i Austin, en medforfatter til undersøgelsen, kommenterede:
Det er en enorm mængde støv i betragtning af systemets unge alder.
Astronomerne mener, at den større galakses tempo i stjernedannelse sandsynligvis blev udløst af et tæt møde med dens lidt mindre ledsager, der allerede er vært for omkring 35 milliarder solmasser af stjerner og også danner stjerner med en hastighed på ca. 540 solmasser om året.
De nye observationer gjorde det også muligt for forskerne at udlede tilstedeværelsen af en virkelig massiv halo af mørk stof omkring begge galakser. Mørkt stof menes at give det tyngdekraft, der får universet til at kollapse i strukturer som galakser, grupper og klynger af galakser og så videre. Ved at sammenligne deres beregninger med de aktuelle kosmologiske forudsigelser fandt forskerne, at denne glorie er en af de mest massive, der skulle eksistere på det tidspunkt.
Gravitationslinsering fungerer - som Albert Einstein forklarede i sin teori om generel relativitet - masse bøjer lys. Tyngdefeltet i en fjern galakse eller galakse klynge får lyset til at bøje sig omkring det. Fra Jorden ser vi lyset forskudt fra hvor det ellers ville være. Billede via SpaceTelescope.org.
Astronomerne sagde, at de ser disse galakser i løbet af en periode med kosmisk historie, der kaldes Epok of Reionization:
… Da det meste af intergalaktisk rum blev forfulgt af en skjult tåge af kold brintgas. Efterhånden som flere stjerner og galakser dannedes, ioniserede deres energi til sidst brintet mellem galakserne, hvilket afslørede universet, som vi ser det i dag.
Marrone kommenterede:
Under alle omstændigheder skulle vores næste runde med ALMA-observationer hjælpe os med at forstå, hvor hurtigt disse galakser mødtes og forbedre vores forståelse af massiv galaksdannelse under reionisering.