Den röda galaxen i mitten är en döende galax för 12 miljarder år sedan. Astronomer mätte rörelsen hos stjärnor i galaxen och fann att galaxens kärna är nästan helt bildad. Kredit:NAOJ
En avlägsen galax som är mer massiv än vår Vintergatan – med mer än en biljon stjärnor – har avslöjat att "kärnorna" av massiva galaxer i universum hade bildats redan 1,5 miljarder år efter Big Bang, cirka 1 miljard år tidigare än tidigare mätningar avslöjat.
Forskare publicerade sin analys den 6 november, 2019 i The Astrophysical Journal Letters , en tidskrift från American Astronomical Society.
"Om vi riktar ett teleskop mot himlen och tar en djup bild, vi kan se så många galaxer där ute, " sa Masayuki Tanaka, pappersförfattare och docent i astronomisk vetenskap vid Graduate University for Advanced Studies och National Astronomical Observatory of Japan. "Men vår förståelse av hur dessa galaxer bildas och växer är fortfarande ganska begränsad - särskilt när det gäller massiva galaxer."
Galaxer kategoriseras brett som döda eller levande:döda galaxer bildar inte längre stjärnor, medan levande galaxer fortfarande är ljusa med stjärnbildningsaktivitet. En "släckande" galax är en galax som håller på att dö – vilket betyder att dess stjärnbildning är avsevärt undertryckt. Släckande galaxer är inte lika ljusa som fullt levande galaxer, men de är inte lika mörka som döda galaxer. Forskare använder detta spektrum av ljusstyrka som den första identifieringslinjen när de observerar universum.
Forskarna använde teleskopen vid W.M. Keck Observatory på Hawaii för att observera en släckande galax i det som kallas Subaru/XMM-Newton Deep Field. Denna del av himlen har noggrant observerats av flera teleskop, producerar en mängd data för forskare att studera. Tanaka och hans team använde ett instrument som heter MOSFIRE på Keck I-teleskopet för att få mätningar av galaxen. De fick en tvåmikronmätning i det nära-infraröda spektrumet, som det mänskliga ögat inte kan se, men det bekräftade att ljuset från galaxen sänds ut bara 1,5 miljarder år efter Big Bang. Teamet bekräftade också att galaxens stjärnbildning undertrycktes.
Den döende galaxen i Subaru/XMM-Newton Deep Field observerades med MOSFIRE på Keck I-teleskopet. Den övre högra panelen visar spektrumet vid 2 mikron, som är osynlig för det mänskliga ögat. Spektrumet ger avståndet till galaxen (för 12 miljarder år sedan) samt en massa av galaxen, som visade sig vara lika massiv som kärnan i galaxer idag. Kredit:NAOJ/Tanaka et al. 2019
"Den undertryckta stjärnbildningen säger att en galax håller på att dö, tyvärr, men det är precis den sortens galax vi vill studera i detalj för att förstå varför släckning inträffar, sa Francesco Valentino, en medförfattare till uppsatsen och en biträdande professor vid Cosmic Dawn Center i Köpenhamn.
Enligt Valentino, astronomer tror att massiva galaxer är de första som dör i universums historia och att de har nyckeln till att förstå varför släckning sker i första hand.
"Vi fann också att "kärnorna" i massiva galaxer idag verkar vara helt bildade i det tidiga universum, " Sa Tanaka. Hur stjärnor rör sig inom en galax beror på hur mycket massa objektet innehåller. Tanaka och hans team fann att stjärnorna i den avlägsna galaxen verkar röra sig lika snabbt som de som är närmare hemmet. "Den tidigare mätningen av detta slag skapades när universum var 2,5 miljarder år gammalt. Vi drev rekordet upp till 1,5 miljarder år och fann, till vår förvåning, att kärnan redan var ganska mogen."
Forskarna fortsätter att undersöka hur massiva galaxer bildas och hur de dör i det tidiga universum, och de letar efter mer massiva släckningsgalaxer i det avlägsna universum som kan kasta ljus över tidigare faser av processen.
"När dök den första döda galaxen upp i universum?" frågade Tanaka. "Detta är en mycket intressant fråga för oss att ta upp. För att göra det, vi kommer att fortsätta att observera den djupa himlen med de största teleskopen och utöka vårt sökande allt eftersom mer avancerade faciliteter blir tillgängliga."
