Astronomer har använt NASA:s Chandra X-ray Observatory och andra teleskop för att visa att en nyligen upptäckt galax genomgår en extraordinär boom av stjärnkonstruktioner. Galaxen är 12,7 miljarder ljusår från jorden, sett i ett kritiskt skede i galaxernas utveckling ungefär en miljard år efter Big Bang.

Efter att astronomer upptäckte galaxen, känd som SPT 0346-52, med National Science Foundations South Pole Telescope (SPT), de observerade det med flera rymdteleskop och andra markbaserade teleskop. Data från den internationella Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) avslöjade tidigare extremt ljus infraröd emission, vilket tyder på att galaxen genomgår ett enormt utbrott av stjärnfödelse.

Dock, en alternativ förklaring återstod:Orsakades mycket av det infraröda utsläppet istället av ett snabbt växande supermassivt svart hål i galaxens centrum? Gas som faller mot det svarta hålet skulle bli mycket varmare och ljusare, får omgivande damm och gas att glöda i infrarött ljus. För att utforska denna möjlighet, forskare använde NASA:s Chandra X-ray Observatory och CSIRO:s Australia Telescope Compact Array, ett radioteleskop.

Inga röntgenstrålar eller radiovågor upptäcktes, så astronomer kunde utesluta att ett svart hål var ansvarigt för det mesta av det starka infraröda ljuset.

"Vi vet nu att den här galaxen inte har ett djupt svart hål, men istället lyser starkt med ljuset från nyfödda stjärnor, " sa Jingzhe Ma vid University of Florida i Gainesville, Florida, som ledde den nya studien. "Detta ger oss information om hur galaxer och stjärnorna i dem utvecklas under några av de tidigaste tiderna i universum."

Stjärnor bildas med en hastighet av cirka 4, 500 gånger solens massa varje år i SPT0346-52, en av de högsta siffrorna i en galax. Detta i motsats till en galax som Vintergatan som bara bildar ungefär en solmassa av nya stjärnor per år.

"Astronomer kallar galaxer med massor av stjärnbildning för "starburst"-galaxer, " sa medförfattaren Anthony Gonzalez, också från University of Florida. "Den termen verkar inte göra denna galax rättvisa, så vi kallar det en "hyper-starburst"-galax."

Den höga stjärnbildningshastigheten innebär att en stor reservoar av kall gas i galaxen håller på att omvandlas till stjärnor med ovanligt hög effektivitet.

Astronomer hoppas att de genom att studera fler galaxer som SPT0346-52 kommer att lära sig mer om bildandet och tillväxten av massiva galaxer och de supermassiva svarta hålen i deras centra.

"I årtionden, astronomer har vetat att supermassiva svarta hål och stjärnorna i deras värdgalaxer växer tillsammans, " sa medförfattaren Joaquin Vieira från University of Illinois i Urbana-Champaign. "Exakt varför de gör detta är fortfarande ett mysterium. SPT0346-52 är intressant eftersom vi har observerat en otrolig skur av stjärnor som bildas, och ändå hittade inga bevis för ett växande supermassivt svart hål. Vi skulle verkligen vilja studera denna galax mer i detalj och förstå vad som utlöste stjärnbildningen och hur det påverkar tillväxten av det svarta hålet."

SPT0346-52 är en del av en population av starka gravitationslinsade galaxer som upptäckts med SPT. SPT0346-52 verkar ungefär sex gånger ljusare än den skulle utan gravitationslinser, vilket gör det möjligt för astronomer att se fler detaljer än vad som annars skulle vara möjligt.

En artikel som beskriver dessa resultat visas i ett nyligen utgåva av The Astrofysisk tidskrift .