Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Monstergalaksen, der døde for hurtigt

Et internationalt hold af astronomer har, for første gang, opdagede en massiv, inaktiv galakse fra en tid, hvor universet kun var 1,65 milliarder år gammelt.

Astronomer forventer, at de fleste galakser fra denne epoke vil være lavmassede elvefugle, travlt med at danne stjerner. Imidlertid, denne galakse er 'et monster' og inaktiv, ifølge professor Karl Glazebrook, Direktør for Swinburne's Center for Astrophysics and Supercomputing, der ledede holdet.

Forskerne fandt ud af, at denne massive galakse inden for en kort tidsperiode, kendt som ZF-COSMOS-20115, dannede alle sine stjerner (tre gange flere end vores Mælkevej i dag) gennem en ekstrem stjerneudbrud. Men den holdt op med at danne stjerner kun en milliard år efter Big Bang for at blive en stillestående eller 'rød og død' galakse – almindelig i vores univers i dag, men forventes ikke at eksistere i denne gamle epoke.

Galaksen er også lille og ekstremt tæt, den har 300 milliarder stjerner, der er proppet ind i et område i rummet, der er omtrent lige så stort som afstanden fra Solen til den nærliggende Oriontåge.

Astrofysikere diskuterer stadig, hvordan galakser holder op med at danne stjerner. Indtil for nylig, modeller foreslog døde galakser eller 'røde nuggets' som denne først skulle eksistere fra omkring tre milliarder år efter Big Bang.

"Denne opdagelse sætter en ny rekord for den tidligste massive røde galakse. Det er et utroligt sjældent fund, der udgør en ny udfordring for galakseudviklingsmodeller for at imødekomme eksistensen af ​​sådanne galakser meget tidligere i universet, " siger professor Glazebrook.

Denne forskning bygger på en tidligere Swinburne-undersøgelse, der antydede, at sådanne døde galakser kunne eksistere baseret på at finde svage røde objekter i ekstremt dybe nær-infrarøde billeder.

I denne seneste undersøgelse, astronomer brugte W M Keck-teleskoperne i Hawai'i til at bekræfte signaturerne af disse galakser, gennem den nye og unikke MOSFIRE-spektrograf. De tog dybe spektre ved nær-infrarøde bølgelængder for at finde de definitive træk, der indikerer tilstedeværelsen af ​​gamle stjerner og mangel på aktiv stjernedannelse.

"Vi brugte det mest kraftfulde teleskop i verden, men vi havde stadig brug for at stirre på denne galakse i mere end to nætter for at afsløre dens bemærkelsesværdige natur, "medforfatter professor Vy Tran, fra Texas A&M University, siger.

Selv med store teleskoper som Keck med et 10 meter spejl, der kræves en lang visningstid for at opdage absorptionslinjer, som er meget svage sammenlignet med de mere fremtrædende emissionslinjer, der genereres af stjernedannende aktive galakser.

"Ved at indsamle nok lys til at måle denne galakses spektrum, vi dechifrerer den kosmiske fortælling om, hvilke stjerner og grundstoffer der er til stede i disse galakser og konstruerer en tidslinje for, hvornår de dannede deres stjerner, "Siger professor Tran.

Den observerede stjernedannelseshastighed af denne galakse producerer mindre end en femtedel af Solens masse om året i nye stjerner, men på sit højeste 700 millioner år tidligere dannede denne galakse sig 5000 gange hurtigere.

"Denne enorme galakse dannede sig som et fyrværkeri på mindre end 100 millioner år, lige i begyndelsen af ​​den kosmiske historie, " siger professor Glazebrook.

"Det lavede hurtigt et monstrøst objekt, så lige pludselig slukkede den og slukkede sig selv. Hvordan det gjorde dette kan vi kun spekulere. Dette hurtige liv og død så tidligt i universet er ikke forudsagt af vores moderne galaksedannelsesteorier."

Medforfatter Dr Corentin Schreiber fra Leiden University, hvem først målte spektret, spekulerer i, at disse tidlige fyrværkeri er tilsløret bag et slør af støv, og at fremtidige observationer ved hjælp af sub-millimeter bølgeteleskoper vil få øje på disse.

"Sub-millimeterbølger udsendes af det varme støv, som blokerer andet lys og vil fortælle os, hvornår disse fyrværkeri eksploderede, og hvor stor en rolle de spillede i udviklingen af ​​det oprindelige univers, " siger Dr Schreiber.

Med opsendelsen af ​​James Webb Space Telescope i 2018, astronomer vil være i stand til at opbygge store prøver af disse døde galakser på grund af deres høje følsomhed, stort spejl, og fordelen ved ingen atmosfære i rummet.

Denne forskning er blevet publiceret i Natur .