Forskare har upptäckt en radiosignal från rikligt interstellärt damm i MACS0416_Y1, en galax 13,2 miljarder ljusår bort i stjärnbilden Eridanus. Standardmodeller kan inte förklara så mycket damm i en galax som är så ung, tvingar oss att tänka om historien om stjärnbildningen. Forskare tror nu att MACS0416_Y1 upplevde förskjuten stjärnbildning med två intensiva stjärnutbrottsperioder 300 miljoner och 600 miljoner år efter Big Bang med en lugn fas däremellan.

Stjärnor är de viktigaste spelarna i universum, men de stöds av de osynliga scenhänderna bakom scenen:stjärndamm och gas. Kosmiska moln av damm och gas är platserna för stjärnbildning och mästerliga berättare om den kosmiska historien.

"Damm och relativt tunga grundämnen som syre sprids genom stjärnors död, " sa Yoichi Tamura, en docent vid Nagoya University och huvudförfattaren till forskningsartikeln, "Därför, en detektering av damm vid någon tidpunkt indikerar att ett antal stjärnor redan har bildats och dött långt före den tidpunkten."

Använda ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), Tamura och hans team observerade den avlägsna galaxen MACS0416_Y1. På grund av ljusets ändliga hastighet, radiovågorna vi observerar från denna galax idag var tvungna att resa i 13,2 miljarder år för att nå oss. Med andra ord ger de en bild av hur galaxen såg ut för 13,2 miljarder år sedan, vilket är bara 600 miljoner år efter Big Bang.

Astronomerna upptäckte en svag men tydlig signal om radioemissioner från dammpartiklar i MACS0416_Y1. Rymdteleskopet Hubble, rymdteleskopet Spitzer, och European Southern Observatory's Very Large Telescope har observerat ljuset från stjärnor i galaxen; och utifrån dess färg uppskattar de stjärnåldern till 4 miljoner år.

"Det är inte lätt, " sa Tamura halvt vilse i en måndagdröm. "Dammet är för rikligt för att ha bildats på 4 miljoner år. Det är förvånande, men vi måste hänga på oss själva. Äldre stjärnor kanske gömmer sig i galaxen, eller så kan de ha dött ut och redan försvunnit."

"Det har föreslagits flera idéer för att övervinna denna "dammbudgetkris", sa Ken Mawatari, en forskare vid University of Tokyo. "Dock, ingen är avgörande. Vi gjorde en ny modell som inte behöver några extrema antaganden som avviker långt från vår kunskap om stjärnornas liv i dagens universum. Modellen förklarar väl både färgen på galaxen och mängden damm." I denna modell, den första utbrottet av stjärnbildning började vid 300 miljoner år och varade i 100 miljoner år. Efter det, stjärnbildningsaktiviteten tystnade en tid, och startade sedan om vid 600 miljoner år. Forskarna tror att ALMA observerade denna galax i början av sin andra generation av stjärnbildning.

"Dam är ett avgörande material för planeter som jorden, " förklarar Tamura. "Vårt resultat är ett viktigt steg framåt för att förstå universums tidiga historia och uppkomsten av stoft."

Studien publiceras i Astrofysisk tidskrift .