ALMA ser det fjerneste Mælkevej-look-alike

Astronomer, der bruger Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), hvor European Southern Observatory (ESO) er partner, har afsløret en ekstremt fjern og derfor meget ung galakse, der overraskende ligner vores Mælkevej. Galaksen er så langt væk, at dets lys har taget mere end 12 milliarder år at nå os:Vi ser det, som det var, da universet kun var 1,4 milliarder år gammelt. Det er også overraskende ukaotisk, modstridende teorier om, at alle galakser i det tidlige univers var turbulente og ustabile. Denne uventede opdagelse udfordrer vores forståelse af, hvordan galakser dannes, giver ny indsigt i vores univers' fortid.

"Dette resultat repræsenterer et gennembrud inden for galaksedannelse, viser, at de strukturer, vi observerer i nærliggende spiralgalakser og i vores Mælkevej, allerede var på plads for 12 milliarder år siden, " siger Francesca Rizzo, Ph.D. studerende fra Max Planck Institute for Astrophysics i Tyskland, der ledede forskningen offentliggjort i dag i Natur . Mens galaksen astronomerne studerede, kaldet SPT0418-47, ser ikke ud til at have spiralarme, den har mindst to træk, der er typiske for vores Mælkevej:en roterende skive og en bule, den store gruppe stjerner pakket tæt omkring det galaktiske centrum. Det er første gang en bule er blevet set så tidligt i universets historie, gør SPT0418-47 til den fjerneste Mælkevej, der ligner hinanden.

"Den store overraskelse var at opdage, at denne galakse faktisk ligner nærliggende galakser, i modsætning til alle forventninger fra modellerne og tidligere, mindre detaljeret, observationer, " siger medforfatter Filippo Fraternali, fra Kapteyn Astronomical Institute, Universitetet i Groningen i Holland. I det tidlige univers, unge galakser var stadig i færd med at dannes, så forskerne forventede, at de var kaotiske og manglede de særskilte strukturer, der er typiske for mere modne galakser som Mælkevejen.

At studere fjerne galakser som SPT0418-47 er grundlæggende for vores forståelse af, hvordan galakser dannedes og udviklede sig. Denne galakse er så langt væk, at vi ser den, da universet kun var 10% af sin nuværende alder, fordi det tog 12 milliarder år at nå Jorden. Ved at studere det, vi skal tilbage til en tid, hvor disse babygalakser lige var begyndt at udvikle sig.

Fordi disse galakser er så langt væk, detaljerede observationer med selv de kraftigste teleskoper er næsten umulige, da galakserne ser små og svage ud. Holdet overvandt denne forhindring ved at bruge en nærliggende galakse som et kraftfuldt forstørrelsesglas – en effekt kendt som gravitationslinser – som gør det muligt for ALMA at se ind i den fjerne fortid med hidtil usete detaljer. I denne virkning, tyngdekraften fra den nærliggende galakse forvrænger og bøjer lyset fra den fjerne galakse, hvilket får det til at virke misformet og forstørret.

Den gravitationslinsede, fjern galakse fremstår som en næsten perfekt ring af lys omkring den nærliggende galakse, takket være deres næsten nøjagtige justering. Forskerholdet rekonstruerede den fjerne galakses sande form og bevægelsen af ​​dens gas fra ALMA-dataene ved hjælp af en ny computermodelleringsteknik. "Da jeg første gang så det rekonstruerede billede af SPT0418-47, kunne jeg ikke tro det:en skattekiste åbnede sig, " siger Rizzo.

"Det, vi fandt, var ret forvirrende; på trods af at vi dannede stjerner i høj hastighed, og er derfor stedet for meget energiske processer, SPT0418-47 er den mest velordnede galakseskive nogensinde observeret i det tidlige univers, " udtalte medforfatter Simona Vegetti, også fra Max Planck Institute for Astrophysics. "Dette resultat er ret uventet og har vigtige konsekvenser for, hvordan vi tror galakser udvikler sig." Astronomerne bemærker, imidlertid, at selvom SPT0418-47 har en disk og andre funktioner, der ligner dem i spiralgalakser, vi ser i dag, de forventer, at den vil udvikle sig til en galakse, der er meget anderledes end Mælkevejen, og slutte sig til klassen af ​​elliptiske galakser, en anden type galakser, ved siden af ​​spiralerne, bebor universet i dag.

Denne uventede opdagelse antyder, at det tidlige univers måske ikke er så kaotisk, som man engang troede, og rejser mange spørgsmål om, hvordan en velordnet galakse kunne have dannet sig så hurtigt efter Big Bang. Dette ALMA-fund følger den tidligere opdagelse, der blev annonceret i maj, af en massiv roterende skive set på lignende afstand. SPT0418-47 ses i finere detaljer, takket være linseeffekten, og har en bule ud over en disk, hvilket gør den endnu mere lig vores nuværende Mælkevej end den tidligere undersøgte.

Fremtidige studier, inklusive med ESO's Extremely Large Telescope, vil søge at afdække, hvor typiske disse 'baby'-diskgalakser egentlig er, og om de almindeligvis er mindre kaotiske end forudsagt, åbner nye veje for astronomer til at opdage, hvordan galakser udviklede sig.