Ett internationellt team av astronomer ledda av forskare vid University of California, Riverside, har hittat en ovanlig monstergalax som fanns för cirka 12 miljarder år sedan, när universum bara var 1,8 miljarder år gammalt.

Dubbat XMM-2599, galaxen bildade stjärnor i hög takt och dog sedan. Varför det plötsligt slutade bilda stjärnor är oklart.

"Även innan universum var 2 miljarder år gammalt, XMM-2599 hade redan bildat en massa på mer än 300 miljarder solar, gör det till en ultramassiv galax, sa Benjamin Forrest, en postdoktor vid UC Riverside Department of Physics and Astronomy och studiens huvudförfattare. "Mer anmärkningsvärt, vi visar att XMM-2599 bildade de flesta av sina stjärnor i en enorm frenesi när universum var mindre än 1 miljard år gammalt, och blev sedan inaktiv när universum bara var 1,8 miljarder år gammalt."

Teamet använde spektroskopiska observationer från W. M. Keck Observatorys kraftfulla Multi-Object Spectrograph for Infrared Exploration, eller MOSFIRE, att göra detaljerade mätningar av XMM-2599 och exakt kvantifiera dess avstånd.

Studieresultat visas i Astrofysisk tidskrift .

"I denna epok, väldigt få galaxer har slutat bilda stjärnor, och ingen är så massiv som XMM-2599, sa Gillian Wilson, en professor i fysik och astronomi vid UCR i vars labb Forrest arbetar. "Bara existensen av ultramassiva galaxer som XMM-2599 är en ganska utmaning för numeriska modeller. Även om sådana massiva galaxer är otroligt sällsynta vid denna epok, modellerna förutsäger dem. De förutsagda galaxerna, dock, förväntas aktivt bilda stjärnor. Vad gör XMM-2599 så intressant, ovanlig, och förvånande är att det inte längre bildar stjärnor, kanske för att den slutade få bränsle eller att dess svarta hål började tändas. Våra resultat kräver förändringar i hur modeller stänger av stjärnbildning i tidiga galaxer."

Forskargruppen fann att XMM-2599 bildade mer än 1, 000 solmassor per år i stjärnor vid sin aktivitetshöjd — en extremt hög takt av stjärnbildning. I kontrast, Vintergatan bildar ungefär en ny stjärna om året.

"XMM-2599 kan vara en ättling till en population av mycket stjärnbildande dammiga galaxer i det mycket tidiga universum som nya infraröda teleskop nyligen har upptäckt, sa Danilo Marchesini, en docent i astronomi vid Tufts University och en medförfattare till studien.

Den evolutionära vägen för XMM-2599 är oklar.

"Vi har fångat XMM-2599 i sin inaktiva fas, " sa Wilson. "Vi vet inte vad det kommer att förvandlas till i dag. Vi vet att den inte kan förlora massa. En intressant fråga är vad som händer runt det. Allteftersom, Kan den genom gravitation attrahera närliggande stjärnbildande galaxer och bli en ljus stad av galaxer?"

Medförfattare Michael Cooper, en docent i astronomi vid UC Irvine, sa att detta resultat är en stark möjlighet.

"Kanske under följande 11,7 miljarder år av kosmisk historia, XMM-2599 kommer att bli den centrala medlemmen i en av de ljusaste och mest massiva galaxhoparna i lokaluniversum, " sa han. "Alternativt, det skulle kunna fortsätta att existera isolerat. Eller så kan vi ha ett scenario som ligger mellan dessa två utfall."

Teamet har tilldelats mer tid vid Keck Observatory för att följa upp obesvarade frågor från XMM-2599.

"Vi identifierade XMM-2599 som en intressant kandidat med enbart bildbehandling, " sa medförfattaren Marianna Annunziatella, en postdoktor vid Tufts University. "Vi använde Keck för att bättre karakterisera och bekräfta dess natur och hjälpa oss att förstå hur monstergalaxer bildas och dör. MOSFIRE är ett av de mest effektiva och effektiva instrumenten i världen för att utföra den här typen av forskning."