För att förstå vårt universum, astronomer måste arbeta hårt, och de måste pressa observationstekniken till det yttersta. En del av det hårda arbetet kretsar kring det som kallas submillimetergalaxer (SMG). SMG:er är galaxer som bara kan observeras inom det elektromagnetiska spektrumets submillimeterområde.

Sub-millimeterområdet är vågbandet mellan det långt infraröda och mikrovågsvågområdet. (Det kallas också terahertzstrålning.) Vi har bara haft förmågan att observera i submillimeterområdet i ett par decennier. Vi har också ökat vinkelupplösningen för teleskop, som hjälper oss att urskilja separata objekt.

SMGs själva är svaga i andra våglängder, eftersom de är skymd av damm. Det optiska ljuset blockeras av damm, och absorberas och återutsänds i submillimeterområdet. I submillimetern, SMG:er är mycket lysande; biljoner gånger mer lysande än solen, faktiskt.

Detta beror på att de är extremt aktiva stjärnbildande regioner. SMGs bildar stjärnor i en takt som är hundratals gånger större än Vintergatan. De är också i allmänhet äldre, mer avlägsna galaxer, så de är rödförskjutna. Att studera dem hjälper oss att förstå galax- och stjärnbildningen i det tidiga universum.

En ny studie, ledd av James Simpson från University of Edinburgh och Durham University, har undersökt 52 av dessa galaxer. Förr, det var svårt att veta den exakta platsen för SMG. I den här studien, teamet förlitade sig på kraften i Atacama Large Millimeter/submillimeter array (ALMA) för att få en mycket mer exakt mätning av sin plats. Dessa 52 galaxer identifierades först av Submillimeter Common-User Bolometer Array (SCUBA-2) i UKIDSS Ultra Deep Survey.

Det finns fyra huvudresultat av studien:

1. 48 av SMG:erna är icke-linsade, vilket betyder att det inte finns något föremål med tillräcklig massa mellan oss och dem för att förvränga deras ljus. Av dessa, laget kunde begränsa rödförskjutningen (z) för 35 av dem till ett medianintervall på z-2,65. När det kommer till extragalaktiska observationer som denna, ju högre rödförskjutning, ju längre bort objektet är. (För jämförelse, det högsta rödförskjutna objektet vi känner till är en galax som heter GN-z11, vid z=11,1, vilket motsvarar cirka 400 miljoner år efter Big Bang.
2. En annan typ av galax, den ultraljusande infraröda galaxen (ULIRG) ansågs vara utvecklade versioner av SMG. Men den här studien visade att SMG är större och coolare än ULIRG, vilket betyder att någon evolutionär koppling mellan de två är osannolik.
3. Teamet beräknade uppskattningar av stoftmassan i dessa galaxer. Deras uppskattningar tyder på att i praktiken allt optiskt-till-nära-infrarött ljus från samlokaliserade stjärnor skyms av damm. De drar slutsatsen att en vanlig metod inom astronomi som används för att karakterisera astronomiska ljuskällor, kallas spektral energifördelning (SED), kanske inte är tillförlitlig när det gäller SMGs.
4. Det fjärde resultatet är relaterat till galaxernas utveckling. Enligt deras analys, det verkar osannolikt att SMG:er kan utvecklas till spiral- eller linsformiga galaxer (en linsformad galax är mitt emellan en spiral och en elliptisk galax.) Snarare, det verkar som att SMG är stamfader till elliptiska galaxer.

Denna studie var en pilotstudie som teamet hoppas kunna utöka till många andra SMG:er i framtiden.