Astronomer som använder Large Millimeter Telescope (LMT), som drivs gemensamt av University of Massachusetts Amherst och Mexikos Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, rapportera idag i Natur Astronomi att de har upptäckt den näst mest avlägsna dammiga, stjärnbildande galax som någonsin hittats i universum - född under de första miljarder åren efter Big Bang.

Det är det äldsta objektet som någonsin upptäckts av LMT, säger astrofysiker Min Yun vid UMass Amherst, och för närvarande finns det bara en annan, något äldre och mer avlägset föremål som detta känt.

"Big Bang skedde för 13,7 miljarder år sedan, och nu ser vi denna galax från 12,8 miljarder år sedan, så det bildades under de första miljarder åren efter Big Bang, "påpekar han." Att se ett objekt inom de första miljarder åren är anmärkningsvärt eftersom universum var helt joniserat, det är, det var för varmt och för enhetligt för att bilda något under de första 400 miljoner åren. Så vår bästa gissning är att de första stjärnorna och galaxerna och svarta hålen alla bildades inom den första halv miljard till en miljard år. Detta nya objekt är mycket nära att vara en av de första galaxerna som någonsin bildats. "

Han lägger till, "Detta resultat är ingen överraskning, eftersom detta är vad LMT byggdes för att göra, men vi är väldigt glada. Dessa höga röda skiftningar, mycket avlägsna föremål är en klass av mytiska djur inom astrofysik. Vi visste alltid att det fanns några där ute som är enormt stora och ljusa, men de är osynliga i synligt ljusspektrum eftersom de är så skymda av de tjocka dammmolnen som omger deras unga stjärnor. Paradoxalt, de mest produktiva stjärnbildande galaxerna och därmed de mest lysande är också de svåraste att studera med traditionella optiska teleskop som Hubble-rymdteleskopet eftersom de också är de mest dolda av damm. "

"Att bestämma den extremt höga rödförskjutningen av detta objekt med millimetervågor är ett höjdresultat från LMT, som kan se genom dammet i radio- och millimetervåglängderna, "konstaterar han." Dess förmåga att studera dessa mycket avlägsna objekt är en av dess mest enastående förmågor, nästan unik i världen. "

Det nya objektet upptäcktes först av astronomer som använde rymdteleskopet Herschel, men för sådana avlägsna föremål, det instrumentet kan bara ta "mycket suddiga bilder som nästan inte gav någon information, "Noterar Yun. Så Herschel -astronomer förmedlade sin information till LMT -direktören David Hughes, att veta att det nya instrumentet i Mexiko är det bästa i världen för att bekräfta det. Hughes doktorand vid den tiden, Jorge Zavala, nu postdoktor vid University of Texas, är första författare till den nya artikeln.

LMT, ligger på toppen av en 15, 000 fot utdöd vulkan i Mexikos centrala delstat Puebla, började samla sitt första ljus 2011 som ett 32 meter millimeter våglängd radioteleskop. Det har sedan dess byggts ut till sin hela 50 meter (164 fot) diameter och när det är fullt operativt i vinter kommer det att vara det största, mest känsliga instrument med enda bländare i sitt slag i världen. Det förväntas ligga i framkant när det gäller nya upptäckter om de äldsta, de mest avlägsna föremålen i universum.

Yun, en av världens experter på att analysera data från sådana objekt, förklarar, "Sättet vi kan berätta för objektet är väldigt avlägset är genom att mäta dess röda förskjutning, vilket är ett mått på universums expansionshastighet. Mer avlägsna objekt har en större rödförskjutning. För att mäta rödförskjutning, du använder en spektral linje av atomer eller molekyler, var och en har en igenkännbar, diskret signatur eller fingeravtryck. Historiskt sett mätte vi detta i synligt ljus, men eftersom du inte kan se dessa mycket gamla, avlägsna dammiga föremål med synligt ljus måste du göra något annat. "

I millimetervåglängden, en av de vanligaste och lätt upptäckta spektrallinjerna är kolmonoxid (CO), som LMT var utformad för att spåra, påpekar han. För oberoende bekräftelse av den stora rödförskjutning de observerade, Zavala, Yun och kollegor tog hjälp av astronomer vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics för att göra ytterligare observationer med hjälp av Smithsonian Submillimeter Array-teleskopet på Mauna Kea, Hawaii. Den trianguleringen gjorde det möjligt för forskarna att skapa en mer detaljerad bild av det nya objektet, kallad G09 83808, och för att bekräfta dess rödförskjutning med en koldioxidutsläppsledning.

Ytterligare, Yun säger, ett fenomen som kallas gravitationell linser, som förstorar ljus som passerar nära massiva föremål som förutsagt av Einsteins teori om allmän relativitet, spelade in i denna studie. En enorm galax mellan observatörer på jorden och objektet G09 83808 fungerade som ett gigantiskt förstoringsglas och fick det att se ut ungefär 10 gånger ljusare och närmare än det är, konstaterar han.

Med LMT som kommer helt online under de närmaste månaderna, Yun säger att dess högre upplösning och högre känslighet betyder "vi kan hitta riktigt, riktigt svaga saker. De är i huvudsak i ytterkanten av universum, så den högre upplösningen är viktig för med dålig upplösning ser allt blandat ut och du kan inte plocka ut så små och svaga men extremt intressanta objekt som den här galaxen. "

"Nu, det kan vara så att det finns ett helt gäng av dem där ute och vi har inte kunnat se dem, men med LMT har vi makt att se dem. Kanske börjar de dyka upp, "tillägger han." Vi är på upptäcktsfältet. Varje gång jag minskar en av dessa datamängder är jag full av förväntan. Jag hoppas alltid att dessa saker kommer att dyka upp. Du måste vara en hopplös optimist för att göra den här typen av arbete, och den här gången lönade det sig absolut. "