En molekyl som hittats i bilmotorernas avgaser som tros ha bidragit till uppkomsten av liv på jorden har fått astronomer att kraftigt underskatta mängden stjärnor som bildades i det tidiga universum, ett University of California, Riverside-ledd studie har funnit.

Den molekylen kallas polycykliskt aromatiskt kolväte (PAH). På jorden finns det också i kol och tjära. I rymden, det är en komponent av damm, som tillsammans med gas, fyller utrymmet mellan stjärnor i galaxer.

Studien, som just publicerades i Astrofysisk tidskrift , representerar första gången som astronomer har kunnat mäta variationer av PAH-utsläpp i avlägsna galaxer med olika egenskaper. Det har viktiga konsekvenser för studierna av avlägsna galaxer eftersom absorption och emission av energi från dammpartiklar kan förändra astronomers syn på avlägsna galaxer.

"Trots allomständigheten av PAH i rymden, att observera dem i avlägsna galaxer har varit en utmanande uppgift, " sa Irene Shivaei, en doktorand vid UC Riverside, och ledare för studien. "En betydande del av vår kunskap om egenskaperna och mängderna av PAH i andra galaxer är begränsad till det närliggande universum."

Forskningen utfördes som en del av University of California-baserade MOSDEF-undersökning, en studie som använder Keck-teleskopet på Hawaii för att observera innehållet i cirka 1, 500 galaxer när universum var 1,5 till 4,5 miljarder år gammalt. Forskarna observerade de utsända synliga ljusspektra från ett stort och representativt urval av galaxer under topptiden av stjärnbildningsaktivitet i universum.

Dessutom, forskarna inkorporerade infraröd avbildningsdata från NASA Spitzer Space Telescope och European Space Agency-opererade Herschel Space Observatory för att spåra utsläppet av polycykliska aromatiska kolväten i mitten av infraröda band och den termiska stoftutsläppen i långt infraröda våglängder.

Forskarna drog slutsatsen att utsläppet av polycykliska aromatiska kolvätemolekyler undertrycks i galaxer med låg massa, som också har en lägre andel metaller, som är tyngre atomer än väte och helium. Dessa resultat indikerar att de polycykliska aromatiska kolvätemolekylerna sannolikt kommer att förstöras i den fientliga miljön hos lågmassa- och metallfattiga galaxer med intensiv strålning.

Forskarna fann också att det polycykliska aromatiska kolväteutsläppet är relativt svagare i unga galaxer jämfört med äldre, vilket kan bero på att polycykliska aromatiska kolvätemolekyler inte produceras i stora mängder i unga galaxer.

De fann att stjärnbildningsaktiviteten och den infraröda ljusstyrkan i universum för 10 miljarder år sedan är cirka 30 procent högre än tidigare uppmätt.

Att studera egenskaperna hos de polycykliska aromatiska kolvätena mellaninfraröda emissionsbanden i avlägsna universum är av grundläggande betydelse för att förbättra vår förståelse av utvecklingen av damm och kemisk anrikning i galaxer under kosmisk tid. Den planerade uppskjutningen av rymdteleskopet James Webb 2018 kommer att tänja på gränserna för vår kunskap om damm och polycykliska aromatiska kolväten i det tidiga universum.

De Astrofysisk tidskrift papper kallas "The MOSDEF Survey:Metallicity Dependence of PAH Emission at High Redshift and Impplications for 24 μm Inferred IR Luminosities and Star Formation Rates at z ~ 2."