Frø af gigantiske galakser dannet i det tidlige univers

Moderne galakser viser en bred mangfoldighed, inklusive dværggalakser, uregelmæssige galakser, spiralgalakser, og massive elliptiske galakser. Denne sidste type, massive elliptiske galakser, giver astronomer et puslespil. Selvom de er de mest massive galakser med flest stjerner, næsten alle deres stjerner er gamle. På et eller andet tidspunkt i fortiden må stamfædre til massive elliptiske galakser hurtigt have dannet mange stjerner og derefter stoppet af en eller anden grund.

Heldigvis, lysets begrænsede hastighed giver forskerne en måde at skrue tiden tilbage på og se det tidlige univers. Hvis en galakse er placeret 12 milliarder lysår væk, så må lyset fra den galakse have rejst i 12 milliarder år, før det nåede Jorden. Det betyder, at det lys, vi observerer i dag, må have forladt galaksen for 12 milliarder år siden. Med andre ord er lyset billedet af, hvordan galaksen så ud for 12 milliarder år siden. Ved at observere galakser i forskellige afstande fra Jorden, astronomer kan rekonstruere universets historie.

Et internationalt hold inklusive forskere fra National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), universitetet i Tokyo, og Københavns Universitet brugte data fra NAOJs Subaru-teleskop og andre teleskoper til at søge efter galakser, der ligger 12 milliarder lysår væk. Blandt denne prøve identificerede de massive hvilende galakser, betyder massive galakser uden aktiv stjernedannelse, som de sandsynlige forfædre til moderne gigantiske elliptiske galakser. Det er overraskende, at modne kæmpegalakser allerede eksisterede meget tidligt, da universet kun var omkring ~13% af sin nuværende alder.

Holdet brugte derefter Subaru-teleskopet til at udføre opfølgende observationer i høj opløsning i nær infrarødt lys for de 5 mest lysstærke, massive hvilende galakser, der ligger 12 milliarder lysår væk.

Resultaterne viser, at selvom de massive hvilende galakser er kompakte (kun omkring 2 % af størrelsen af ​​Mælkevejen), er de næsten lige så tunge som moderne galakser. Det betyder, at for at blive moderne gigantiske elliptiske galakser skal de puste op omkring 100 gange i størrelse, men kun stigning i masse med omkring 5 gange. Ved at sammenligne observationerne med legetøjsmodeller, holdet viste, at dette ville være muligt, hvis væksten var drevet, ikke ved større fusioner, hvor to ens galakser smelter sammen og danner en større, men ved mindre fusioner, hvor en stor galakse kannibaliserer mindre.

"Vi er meget begejstrede for implikationerne af vores resultater, " forklarer den tilsvarende forfatter Mariko Kubo, en post-doc forsker ved NAOJ. "Men vi er nu ved opløsningsgrænsen for eksisterende teleskoper. Den overlegne rumlige opløsning af Tredive Meter Telescope, der i øjeblikket er under udvikling, vil give os mulighed for at studere morfologier af fjerne galakser mere præcist. For fjernere galakser ud over 12 milliarder lysår, vi har brug for næste generation af James Webb-rumteleskopet."