Astronomer opdager den ældste døde galakse, der endnu er observeret

En galakse, der pludselig holdt op med at danne nye stjerner for mere end 13 milliarder år siden, er blevet observeret af astronomer.

Ved hjælp af James Webb-rumteleskopet har et internationalt hold af astronomer ledet af University of Cambridge spottet en 'død' galakse, da universet kun var 700 millioner år gammelt, den ældste sådan galakse nogensinde observeret.

Denne galakse ser ud til at have levet hurtigt og døde ung:Stjernedannelsen skete hurtigt og stoppede næsten lige så hurtigt, hvilket er uventet så tidligt i universets udvikling. Det er dog uklart, om denne galakse 'slukkede' tilstand er midlertidig eller permanent, og hvad der fik den til at holde op med at danne nye stjerner.

Resultaterne, rapporteret i tidsskriftet Nature , kunne være vigtigt for at hjælpe astronomer med at forstå, hvordan og hvorfor galakser holder op med at danne nye stjerner, og om de faktorer, der påvirker stjernedannelsen, har ændret sig over milliarder af år.

"De første par hundrede millioner år af universet var en meget aktiv fase, med masser af gasskyer, der kollapsede for at danne nye stjerner," sagde Tobias Looser fra Kavli Institut for Kosmologi, avisens første forfatter. "Galakser har brug for en rig forsyning af gas for at danne nye stjerner, og det tidlige univers var som en alt-du-kan-spise buffet."

"Det er først senere i universet, at vi begynder at se galakser holde op med at danne stjerner, uanset om det skyldes et sort hul eller noget andet," siger medforfatter Dr. Francesco D'Eugenio, også fra Kavli Institut for Kosmologi.

Astronomer mener, at stjernedannelsen kan bremses eller stoppes af forskellige faktorer, som alle vil udsulte en galakse af den gas, den skal bruge for at danne nye stjerner. Interne faktorer, såsom et supermassivt sort hul eller feedback fra stjernedannelse, kan skubbe gas ud af galaksen, hvilket får stjernedannelsen til at stoppe hurtigt. Alternativt kan gas forbruges meget hurtigt ved stjernedannelse, uden at blive genopfyldt med frisk gas fra omgivelserne i galaksen, hvilket resulterer i galaksesult.

"Vi er ikke sikre på, om nogen af ​​disse scenarier kan forklare, hvad vi nu har set med Webb," sagde medforfatter professor Roberto Maiolino.

"Indtil nu, for at forstå det tidlige univers, har vi brugt modeller baseret på det moderne univers. Men nu hvor vi kan se så meget længere tilbage i tiden og observere, at stjernedannelsen blev slukket så hurtigt i denne galakse, er modeller baseret på på det moderne univers skal muligvis genbesøges."

Ved hjælp af data fra JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey) fastslog astronomerne, at denne galakse oplevede en kort og intens periode med stjernedannelse over en periode på mellem 30 og 90 millioner år. Men mellem 10 og 20 millioner år før det tidspunkt, hvor det blev observeret med Webb, stoppede stjernedannelsen pludselig.

"Alt ser ud til at ske hurtigere og mere dramatisk i det tidlige univers, og det kan omfatte galakser, der bevæger sig fra en stjernedannende fase til at hvile eller slukkes," sagde Looser.

Astronomer har tidligere observeret døde galakser i det tidlige univers, men denne galakse er den ældste endnu - kun 700 millioner år efter Big Bang for mere end 13 milliarder år siden. Denne observation er en af ​​de dybeste, der endnu er foretaget med Webb.

Ud over at være den ældste har denne galakse også en relativt lav masse - omtrent det samme som Den Lille Magellanske Sky (SMC), en dværggalakse nær Mælkevejen, selvom SMC stadig danner nye stjerner. Andre slukkede galakser i det tidlige univers har været langt mere massive, men Webbs forbedrede følsomhed gør det muligt at observere og analysere mindre og svagere galakser.

Astronomerne siger, at selvom den ser ud til at være død på observationstidspunktet, er det muligt, at denne galakse i løbet af de omkring 13 milliarder år siden er kommet tilbage til livet og er begyndt at danne nye stjerner igen.

"Vi leder efter andre galakser som denne i det tidlige univers, som vil hjælpe os med at sætte nogle begrænsninger på, hvordan og hvorfor galakser holder op med at danne nye stjerner," sagde D'Eugenio. "Det kan være tilfældet, at galakser i det tidlige univers 'dør' og derefter bryder tilbage til live - vi får brug for flere observationer for at hjælpe os med at finde ud af det."

Flere oplysninger: En nyligt slukket galakse 700 millioner år efter Big Bang, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07227-0

Journaloplysninger: Natur

Leveret af University of Cambridge