Hubble fanger en massiv galakse med dødskiver, der udfordrer teorier om galakseudvikling

Denne kunstners koncept viser, hvad de unge, død, disk galakse MACS2129-1, ret, ville se ud sammenlignet med Mælkevejen, venstre. Selvom tre gange så massiv som Mælkevejen, den er kun halv størrelse. MACS2129-1 spinner også mere end dobbelt så hurtigt som Mælkevejen. Bemærk, at områder af Mælkevejen er blå fra udbrud af stjernedannelse, mens de unge, død galakse er gul, hvilket betyder en ældre stjernepopulation og ingen ny stjernefødsel. Kredit:NASA, ESA, og Z. Levy (STScI)

Ved at kombinere kraften fra en "naturlig linse" i rummet med evnen fra NASAs Hubble-rumteleskop, astronomer gjorde en overraskende opdagelse - det første eksempel på en kompakt, men massiv, hurtigt roterende, skiveformet galakse, der stoppede med at danne stjerner kun få milliarder år efter big bang.

At finde en sådan galakse tidligt i universets historie udfordrer den nuværende forståelse af, hvordan massive galakser dannes og udvikler sig, siger forskere.

Da Hubble fotograferede galaksen, astronomer forventede at se en kaotisk kugle af stjerner dannet gennem galakser, der smelter sammen. I stedet, de så beviser på, at stjernerne blev født i en pandekageformet skive.

Dette er det første direkte observationsbevis på, at i det mindste nogle af de tidligste såkaldte "døde" galakser – hvor stjernedannelsen stoppede – på en eller anden måde udvikler sig fra en Mælkevejsformet skive til de gigantiske elliptiske galakser, vi ser i dag.

Dette er en overraskelse, fordi elliptiske galakser indeholder ældre stjerner, mens spiralgalakser typisk indeholder yngre blå stjerner. I det mindste nogle af disse tidlige "døde" diskgalakser må have gennemgået store makeovers. De ændrede ikke kun deres struktur, men også deres stjerners bevægelser for at danne en form af en elliptisk galakse.

"Denne nye indsigt kan tvinge os til at genoverveje hele den kosmologiske kontekst af, hvordan galakser brænder ud tidligt og udvikler sig til lokale elliptisk-formede galakser, " sagde studieleder Sune Toft fra Dark Cosmology Center på Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, Danmark. "Måske har vi været blinde for, at tidlige "døde" galakser faktisk kunne være diske, simpelthen fordi vi ikke har været i stand til at løse dem."

Tidligere undersøgelser af fjerne døde galakser har antaget, at deres struktur ligner de lokale elliptiske galakser, de vil udvikle sig til. At bekræfte denne antagelse i princippet kræver kraftigere rumteleskoper, end der er tilgængelige i øjeblikket. Imidlertid, gennem fænomenet kendt som "gravitationslinser, "en massiv, forgrundsklynge af galakser fungerer som en naturlig "zoomlinse" i rummet ved at forstørre og strække billeder af langt fjernere baggrundsgalakser. Ved at forbinde denne naturlige linse med Hubbles opløsningskraft, videnskabsmænd var i stand til at se ind i centrum af den døde galakse.

Fungerer som et "naturligt teleskop" i rummet, tyngdekraften af den ekstremt massive forgrundsgalaksehob MACS J2129-0741 forstørrer, lysner, og forvrænger den fjerntliggende baggrundsgalakse MACS2129-1, vist i den øverste boks. Den midterste boks er et sprængt billede af den gravitationslinsede galakse. I den nederste boks er et rekonstrueret billede, baseret på modellering, der viser, hvordan galaksen ville se ud, hvis galaksehoben ikke var til stede. Galaksen ser rød ud, fordi den er så fjern, at dens lys flyttes ind i den røde del af spektret. Kredit:NASA, ESA, M. Postmand (STScI), og CLASH-holdet

Den fjerntliggende galakse er tre gange så massiv som Mælkevejen, men kun halvt så stor. Rotationshastighedsmålinger foretaget med European Southern Observatory's Very Large Telescope (VLT) viste, at skivegalaksen drejer mere end dobbelt så hurtigt som Mælkevejen.

Ved at bruge arkivdata fra Cluster Lensing And Supernova-undersøgelsen med Hubble (CLASH), Toft og hans team var i stand til at bestemme stjernemassen, stjernedannelseshastighed, og stjernernes aldre.

Hvorfor denne galakse holdt op med at danne stjerner er stadig ukendt. Det kan være resultatet af en aktiv galaktisk kerne, hvor energien fosser fra et supermassivt sort hul. Denne energi hæmmer stjernedannelsen ved at opvarme gassen eller uddrive den fra galaksen. Eller det kan være resultatet af, at den kolde gas, der strømmer ind i galaksen, hurtigt bliver komprimeret og opvarmet, forhindrer det i at køle ned til stjernedannende skyer i galaksens centrum.

Men hvordan gør disse unge, massiv, udvikler kompakte diske sig til de elliptiske galakser, vi ser i nutidens univers? "Sandsynligvis gennem fusioner, " sagde Toft. "Hvis disse galakser vokser gennem sammensmeltning med mindre ledsagere, og disse mindre ledsagere kommer i stort antal og fra alle mulige forskellige vinkler til galaksen, dette ville i sidste ende randomisere stjernernes kredsløb i galakserne. Man kunne også forestille sig store fusioner. Dette ville helt sikkert også ødelægge stjernernes ordnede bevægelse."

Resultaterne er offentliggjort i tidsskriftets 22. juni-udgave Natur . Toft og hans team håber at bruge NASAs kommende James Webb-rumteleskop til at lede efter en større prøve af sådanne galakser.

Hubble Space Telescope er et projekt for internationalt samarbejde mellem NASA og ESA (European Space Agency). NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, styrer teleskopet. Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, Maryland, udfører Hubble videnskabsoperationer. STScI drives for NASA af Association of Universities for Research in Astronomy, Inc., i Washington, D.C.

The Very Large Telescope er et teleskopanlæg, der drives af European Southern Observatory på Cerro Paranal i Atacama-ørkenen i det nordlige Chile.

Sidste artikelEn ny virtuel tilgang til videnskab i rummet

Næste artikelBillede:Visualisering af den 21. august, 2017 total solformørkelse