Danner stjerner i det tidlige univers

De første stjerner dukkede op omkring hundrede millioner år efter Big Bang, og lige siden da har stjerner og stjernedannelsesprocesser oplyst kosmos. Da universet var omkring tre milliarder år gammelt, stjernedannelsesaktiviteten toppede med hastigheder omkring ti gange over det nuværende niveau. Hvorfor dette skete, og om de fysiske processer dengang var anderledes end i dag eller bare mere aktive (og hvorfor), er blandt de mest presserende spørgsmål inden for astronomi. Da stjerner er lavet af gas, gasindholdet i galakser er et mål for deres stjernedannelsespotentiale og (i det mindste i lokaluniverset) andelen af ​​stof i form af gas, "gasfraktionen", er et mål for stjernedannelsesevnen.

Gas i galakser opbruges, efterhånden som nye stjerner dannes, og da noget af det blæses ud af systemet af supernovaer eller af vinde; gas kan også tilføres ved indfald fra det intergalaktiske medium. Disse processer forstås groft i lokaluniverset, mest fordi galakserne er lyse og tæt på nok til at blive studeret i detaljer. For galakser i stjernedannelsens højeste epoke, udviklingen af ​​gasfraktionen er meget mindre begrænset. Måling af gasindholdet sker ofte med observationer af kulilte, et rigeligt gasmolekyle, men i det tidlige univers er det svært at gøre, fordi afstandene gør linjerne svage, mens den kosmiske rødforskydning skubber de sædvanlige diagnostiske overgange til bølgelængder, der ligger uden for de nuværende faciliteters evner.

Francesca Civano og et hold af hendes kolleger brugte det store ALMA millimeteranlæg til at studere gasfraktionerne i et sæt af 45 massive galakser i den kosmiske epoke med topstjernedannelse. Selvom de diagnostiske emissionslinjer fra gassen var for svage til at studere, holdet brugte det stærke støvkontinuum som en proxy, ud fra andre resultater hævdede, at forholdet mellem gas og støv var rimeligt godt forstået. Gasfraktionerne for dette sæt af galakser viste sig at være ret lig værdierne i andre massive galakser, hvilket var noget af en overraskelse, fordi der var forventet nogle evolutionære tendenser i gasfraktion. Deres andet vigtige resultat er, at forholdet mellem gasfraktionen og stjernedannelsesaktivitet er i god overensstemmelse med nuværende modeller og, ifølge forskerne, indebærer, at en enkelt stjernedannelsesforskrift gælder fra lokaluniverset og ud til mindst så tidligt som topepoken for omkring tre milliarder år siden.