Forskare har upptäckt gigantiska moln av gasformigt kol som spänner över en radie på 30, 000 ljusår runt unga galaxer med hjälp av Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Detta är den första bekräftelsen på att kolatomer som produceras inuti stjärnor i det tidiga universum har spridit sig bortom galaxer. Inga teoretiska studier har förutspått sådana enorma kolkokonger runt växande galaxer, vilket väcker frågor om vår nuvarande förståelse av kosmisk evolution.

"Vi undersökte ALMA Science Archive grundligt och samlade in all data som innehåller radiosignaler från koljoner i galaxer i det tidiga universum, bara en miljard år efter Big Bang, " säger Seiji Fujimoto, huvudförfattaren till forskningsartikeln som är astronom vid Köpenhamns universitet, och en före detta Ph.D. student vid University of Tokyo. "Genom att kombinera all data, vi uppnådde oöverträffad känslighet. Att få en datauppsättning av samma kvalitet med en observation skulle ta 20 gånger längre tid än vanliga ALMA-observationer, vilket är nästan omöjligt att uppnå."

Tunga grundämnen som kol och syre fanns inte i universum vid tiden för Big Bang. De bildades senare genom kärnfusion i stjärnor. Dock, det är ännu inte förstått hur dessa element sprids över hela universum. Astronomer har hittat tunga grundämnen inuti babygalaxer men inte bortom dessa galaxer, på grund av deras teleskops begränsade känslighet. Detta forskarteam summerade de svaga signalerna som lagrats i dataarkivet och tänjde på gränserna.

"De gasformiga kolmolnen är nästan fem gånger större än fördelningen av stjärnor i galaxerna, som observerats med Hubble Space Telescope, " förklarar Masami Ouchi, en professor vid National Astronomical Observatory of Japan och University of Tokyo. "Vi såg diffusa men enorma moln som svävade i det kolsvarta universum."

Sedan, hur bildades kolkokongerna? "Supernovaexplosioner i slutskedet av stjärnlivet driver ut tunga element som bildas i stjärnorna, " säger professor Rob Ivison, direktören för vetenskap vid European Southern Observatory. "Energetiska jetstrålar och strålning från supermassiva svarta hål i galaxernas centrum kan också hjälpa till att transportera kol utanför galaxerna och slutligen till hela universum. Vi bevittnar denna pågående diffusionsprocess, den tidigaste miljöföroreningen i universum."

Forskargruppen noterar att teoretiska modeller för närvarande inte kan förklara så stora kolmoln runt unga galaxer, antagligen indikerar att någon ny fysisk process måste införlivas i kosmologiska simuleringar. "Unga galaxer verkar skjuta ut en mängd kolrik gas som vida överträffar våra förväntningar, " säger Andrea Ferrara, en professor vid Scuola Normale Superiore di Pisa.

Teamet använder nu ALMA och andra teleskop runt om i världen för att ytterligare utforska implikationerna av upptäckten för galaktiska utflöden och kolrika glorier runt galaxer.