För första gången, en kraftfull "vind" av molekyler har upptäckts i en galax som ligger 12 miljarder ljusår bort. Undersöka en tid då universum var mindre än 10 procent av sin nuvarande ålder, University of Texas i Austin Astronomen Justin Spilkers forskning kastar ljus över hur de tidigaste galaxerna reglerade födelsen av stjärnor för att inte blåsa sönder sig själva. Forskningen kommer att visas i numret av tidskriften den 7 september Vetenskap .

"Galaxer är komplicerade, stökiga bestar, och vi tror att utflöden och vindar är avgörande delar för hur de bildas och utvecklas, reglera deras förmåga att växa, sa Spilker.

Vissa galaxer som Vintergatan och Andromeda har relativt långsamma och uppmätta födelsehastigheter, med ungefär en ny stjärna som tänds varje år. Andra galaxer, kända som starburst-galaxer, smider hundratals eller till och med tusentals stjärnor varje år. Detta rasande tempo, dock, kan inte upprätthållas på obestämd tid.

För att undvika att brinna ut i en kortlivad glans, vissa galaxer stryper sin skenande stjärnfödelse genom att skjuta ut – åtminstone tillfälligt – stora gasförråd i sina expansiva glorier, där gasen antingen försvinner helt eller sakta regnar tillbaka in på galaxen, utlöser framtida utbrott av stjärnbildning.

Tills nu, dock, astronomer har inte kunnat direkt observera dessa kraftfulla utflöden i det mycket tidiga universum, där sådana mekanismer är nödvändiga för att förhindra att galaxer växer sig för stora, för snabbt.

Spilkers observationer med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), visa – för första gången – en kraftfull galaktisk vind av molekyler i en galax som sågs när universum bara var 1 miljard år gammalt. Detta resultat ger insikter om hur vissa galaxer i det tidiga universum kunde självreglera sin tillväxt så att de kunde fortsätta att bilda stjärnor över kosmisk tid.

Astronomer har observerat vindar med samma storlek, hastighet och massa i närliggande stjärnsprängande galaxer, men den nya ALMA-observationen är det mest avlägsna otvetydiga utflödet som någonsin setts i det tidiga universum.

Galaxen, känd som SPT2319-55, är mer än 12 miljarder ljusår bort. Det upptäcktes av National Science Foundations sydpolsteleskop.

ALMA kunde observera detta objekt på ett sådant enormt avstånd med hjälp av en gravitationslins från en annan galax som sitter nästan exakt längs siktlinjen mellan jorden och SPT2319-55. Gravitationslinser – ljusets böjning på grund av gravitationen – förstorar bakgrundsgalaxen så att den ser ljusare ut, vilket gör att astronomerna kan observera det mer i detalj än de annars skulle kunna. Astronomer använder specialiserade datorprogram för att avkoda effekterna av gravitationslinser för att rekonstruera en korrekt bild av det mer avlägsna objektet.

Denna linsstödda vy avslöjade en kraftfull vind av stjärnbildande gas som lämnar galaxen med nästan 800 kilometer per sekund. Snarare än en konstant, lätt bris, vinden susar iväg i diskreta klumpar, ta bort den stjärnbildande gasen lika snabbt som galaxen kan förvandla den gasen till nya stjärnor.

Utflödet detekterades av millimetervåglängdssignaturen för en molekyl som kallas hydroxyl (OH), som visade sig som en absorptionslinje:i huvudsak, skuggan av ett OH-fingeravtryck i galaxens starka infraröda ljus.

Molekylära vindar är ett effektivt sätt för galaxer att självreglera sin tillväxt, konstaterar forskarna. Dessa vindar utlöses förmodligen av antingen de kombinerade effekterna av alla supernovaexplosioner som går tillsammans med snabba, massiv stjärnbildning, eller genom ett kraftfullt frigörande av energi när en del av gasen i galaxen faller ner på det supermassiva svarta hålet i dess centrum.

"Än så länge, vi har bara observerat en galax på ett så anmärkningsvärt kosmiskt avstånd, men vi skulle vilja veta om vindar som dessa också finns i andra galaxer för att se hur vanliga de är, ", avslutade Spilker. "Om de förekommer i i princip varje galax, vi vet att molekylära vindar är både överallt och också ett riktigt vanligt sätt för galaxer att självreglera sin tillväxt."

Denna forskning presenteras i en artikel med titeln "Snabbt molekylärt utflöde från en dammig stjärnbildande galax i det tidiga universum, " av J.S. Spilker et al. i tidskriften Vetenskap .