Ud over hvad der er muligt:​​Nye JWST-observationer afslører mystisk gammel galakse

Vores forståelse af, hvordan galakser dannes, og mørkt stofs natur kunne ændres fuldstændigt efter nye observationer af en stjernepopulation, der er større end Mælkevejen for mere end 11 milliarder år siden, og som ikke burde eksistere.

Et papir udgivet i dag i Nature detaljerede resultater ved hjælp af nye data fra James Webb Space Telescope (JWST). Resultaterne viser, at en massiv galakse i det tidlige univers – observeret for 11,5 milliarder år siden (en kosmisk rødforskydning på 3,2) – har en ekstremt gammel befolkning af stjerner dannet meget tidligere – 1,5 milliarder år tidligere i tiden (en rødforskydning på omkring 11). Observationen øger den nuværende modellering, da der ikke er opbygget nok mørkt stof i tilstrækkelige koncentrationer til at frø deres dannelse.

Swinburne University of Technologys fremtrædende professor Karl Glazebrook ledede undersøgelsen og det internationale hold, som brugte JWST til spektroskopiske observationer af denne massive hvilende galakse.

"Vi har jagtet netop denne galakse i syv år og brugt timer på at observere den med de to største teleskoper på jorden for at finde ud af, hvor gammel den var. Men den var for rød og for svag, og vi kunne ikke måle den. I i slutningen måtte vi væk fra Jorden og bruge JWST til at bekræfte dens natur."

Dannelsen af ​​galakser er et grundlæggende paradigme, der understøtter moderne astrofysik og forudsiger et stærkt fald i antallet af massive galakser i tidlig kosmisk tid. Ekstremt massive hvilende galakser er nu blevet observeret så tidligt som en til to milliarder år efter Big Bang, som udfordrer tidligere teoretiske modeller.

Den fremtrædende professor Glazebrook arbejdede med førende forskere over hele verden, herunder Dr. Themiya Nanayakkara, Dr. Lalitwadee Kawinwanichakij, Dr. Colin Jacobs, Dr. Harry Chittenden, lektor Glenn G Kacprzak og lektor Ivo Labbe fra Swinburne's Center for Astrophysics and Supercomputing .

"Dette var i høj grad en holdindsats, fra de infrarøde himmelundersøgelser, vi startede i 2010, der førte til, at vi identificerede denne galakse som usædvanlig, til vores mange timer på Keck og Very Large Telescope, hvor vi forsøgte, men ikke kunne bekræfte det, indtil endelig det sidste år, hvor vi brugte en enorm indsats på at finde ud af, hvordan vi skulle behandle JWST-dataene og analysere dette spektrum."

Dr. Themiya Nanayakkara, der ledede den spektrale analyse af JWST-dataene, siger:"Vi går nu ud over, hvad der var muligt for at bekræfte de ældste massive hvilende monstre, der eksisterer dybt i universet. Dette skubber grænserne for vores nuværende forståelse af, hvordan Galakser dannes og udvikler sig nu, hvordan de dannes så hurtigt meget tidligt i universet, og hvilke mystiske mekanismer der fører til, at de stopper fra at danne stjerner, når resten af ​​universet gør det."

Lektor Claudia Lagos fra University of Western Australia-knudepunktet i International Center for Radio Astronomy Research (ICRAR) var afgørende i udviklingen af ​​den teoretiske modellering af udviklingen af ​​mørkt stofkoncentrationer til undersøgelsen.

"Galaksedannelse er i høj grad dikteret af, hvordan mørkt stof koncentreres," siger hun. "At have disse ekstremt massive galakser så tidligt i universet udgør betydelige udfordringer for vores standardmodel for kosmologi. Dette skyldes, at vi ikke tror, ​​at så massive mørkt stofstrukturer som vært for disse massive galakser har haft tid endnu til at dannes. Flere observationer er nødvendige for at forstå, hvor almindelige disse galakser kan være, og for at hjælpe os med at forstå, hvor virkelig massive disse galakser er."

Glazebrook håber, at dette kan være en ny åbning for vores forståelse af mørkt stofs fysik, idet han siger:"JWST har fundet stigende beviser for, at massive galakser dannes tidligt i tiden. Dette resultat sætter en ny rekord for dette fænomen. Selvom det er meget slående , det er kun ét objekt Men vi håber at finde mere, og hvis vi gør det, vil dette virkelig forstyrre vores ideer om galaksedannelse."

Flere oplysninger: Karl Glazebrook et al., En massiv galakse, der dannede sine stjerner ved z ~ 11, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07191-9. På arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2308.05606

Journaloplysninger: Natur , arXiv

Leveret af Swinburne University of Technology