ALMA ser den fjerneste støvede galakse skjult i almindeligt syn

Astronomer, der bruger Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) har set lyset fra en massiv galakse, der kun blev set 970 millioner år efter Big Bang. denne galakse, kaldet MAMBO-9, er den fjerneste støvede stjernedannende galakse, der nogensinde er blevet observeret uden hjælp fra en gravitationslinse.

Støvede stjernedannende galakser er de mest intense stjerneplanteskoler i universet. De danner stjerner med en hastighed på op til et par tusinde gange Solens masse om året (stjernedannelseshastigheden i vores Mælkevej er kun tre solmasser om året), og de indeholder enorme mængder gas og støv. Sådanne monstergalakser forventes ikke at være dannet tidligt i universets historie, men astronomer har allerede opdaget flere af dem, som man så, da kosmos var mindre end en milliard år gammel. En af dem er galaksen SPT0311-58, som ALMA observerede i 2018.

På grund af deres ekstreme adfærd, astronomer mener, at disse støvede galakser spiller en vigtig rolle i universets udvikling. Men at finde dem er lettere sagt end gjort. "Disse galakser har en tendens til at gemme sig i almindeligt syn, " sagde Caitlin Casey fra University of Texas i Austin og hovedforfatter af en undersøgelse offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift . "Vi ved, de er derude, men de er ikke nemme at finde, fordi deres stjernelys er skjult i støvskyer."

MAMBO-9's lys blev allerede opdaget for ti år siden af ​​medforfatter Manuel Aravena, ved hjælp af Max-Planck Millimeter BOlometer (MAMBO) instrumentet på IRAM 30-meter teleskopet i Spanien og Plateau de Bure Interferometer i Frankrig. Men disse observationer var ikke følsomme nok til at afsløre afstanden til galaksen. "Vi var i tvivl om det var rigtigt, fordi vi ikke kunne finde det med andre teleskoper. Men hvis det var rigtigt, det skulle være meget langt væk, " siger Aravena, som på det tidspunkt var ph.d. studerende i Tyskland og arbejder i øjeblikket for Universidad Diego Portales i Chile.

Takket være ALMAs følsomhed, Casey og hendes team har nu været i stand til at bestemme afstanden til MAMBO-9. "Vi fandt galaksen i en ny ALMA-undersøgelse, der er specielt designet til at identificere støvede stjernedannende galakser i det tidlige univers, " sagde Casey. "Og hvad er specielt ved denne observation, er, at dette er den fjerneste støvede galakse, vi nogensinde har set på en uhindret måde."

Lyset fra fjerne galakser er ofte blokeret af andre galakser tættere på os. Disse galakser foran fungerer som en gravitationslinse:de bøjer lyset fra den fjernere galakse. Denne linseeffekt gør det lettere for teleskoper at opdage fjerne objekter (sådan kunne ALMA se galaksen SPT0311-58). Men det forvrænger også billedet af objektet, gør det sværere at gennemskue detaljerne.

I dette studie, astronomerne så MAMBO-9 direkte, uden linse, og dette gjorde det muligt for dem at måle dens masse. "Den samlede masse af gas og støv i galaksen er enorm:ti gange mere end alle stjernerne i Mælkevejen. Det betyder, at den endnu ikke har bygget de fleste af sine stjerner, Casey forklarede. Galaksen består af to dele, og det er ved at smelte sammen.

Casey håber at finde flere fjerne støvede galakser i ALMA-undersøgelsen, som vil give indsigt i, hvor almindelige de er, hvordan disse massive galakser blev dannet så tidligt i universet, og hvorfor de er så støvede. "Støv er normalt et biprodukt af døende stjerner, " sagde hun. "Vi forventer hundrede gange flere stjerner end støv. Men MAMBO-9 har ikke produceret så mange stjerner endnu, og vi vil gerne finde ud af, hvordan støv kan dannes så hurtigt efter Big Bang."

"Observationer med ny og mere dygtig teknologi kan producere uventede fund som MAMBO-9, " sagde Joe Pesce, National Science Foundation Program Officer for NRAO og ALMA. "Selvom det er udfordrende at forklare en så massiv galakse så tidligt i universets historie, opdagelser som denne giver astronomer mulighed for at udvikle en forbedret forståelse af, og stille stadig flere spørgsmål om, universet."

Lyset fra MAMBO-9 rejste omkring 13 milliarder år for at nå ALMAs antenner (universet er cirka 13,8 milliarder år gammelt i dag). Det betyder, at vi kan se, hvordan galaksen så ud i fortiden (Se denne video for at lære, hvordan ALMA fungerer som en tidsmaskine). I dag, galaksen ville sandsynligvis være endnu større, indeholder hundrede gange flere stjerner end Mælkevejen, bor i en massiv galaksehob.