En IRAC/Spitzer infraröd bild av ett fält som innehåller en ultraröd lysande galax vars ljus har färdats mot oss i cirka 12 miljarder år. Astronomer har slutfört detaljerade studier av trehundra ultraröda lysande stjärnbildande galaxer i det tidiga universum, tjugotre av dem gravitationslinsförsedda galaxer. Även om denna underklass av lysande objekt är för sällsynt för att kunna redogöra för förfäderna till lokala massiva vilande galaxer, den representerar de mest extrema stjärnbildande galaxerna i universum. (Den vita cirkeln visar 36-tumsstorleken på den avlägsna infraröda strålen, den röda cirkeln visar den lysande submillimeterkällans plats; andra objekt finns också i fältet). Kredit:Ma et al., 2020
Stjärnbildning sker inom födelsemoln av damm och gas som absorberar mycket av den utsända ultravioletta och optiska strålningen men som också blockerar dessa områden från optisk syn. Under de senaste decennierna, dock, infraröda rymdbaserade observatorier som Herschel och Spitzer har revolutionerat vår förståelse av skymd stjärnbildning i dammiga galaxer eftersom infrarött ljus kan penetrera stoftmolnen för att avslöja stjärnorna som bildas. Herschel och Spitzer har upptäckt ett stort antal mycket dammiga, mycket röda stjärnbildande galaxer som är oerhört lysande i det infraröda (över en biljon solar-luminositeter) men som ändå inte ses vid kortare våglängder. Faktiskt, dessa dammiga galaxer är ansvariga för det mesta av det infraröda bakgrundsljuset i kosmos. Några av dessa föremål visar de mest extrema typer av stjärnskott som är kända, med stjärnbildningshastigheter som överstiger tusen per år, men som också är ytterst sällsynta med i genomsnitt endast en av dem i en volym av några hundra tusen miljoner kubik ljusår.
Herschel-uppdraget, utforska himlen i långt infraröda våglängdsband där stoftutsläppet är som högst, upptäckte tusentals kandidatdammiga galaxer. CfA-astronomen Matt Ashby var medlem i ett stort team av astronomer som hjälpte till att karakterisera dessa galaxer mer fullständigt. Teamet identifierade en uppsättning av trehundra "ultrared" galaxer (det vill säga, ljusast vid de längsta infraröda våglängderna) och som också hade observerats vid kortare infraröda våglängder av IRAC-kameran på Spitzer. Teamet samlade in ytterligare submillimeter- och millimeterdata för att fullständigt bedöma dessa galaxers produktion, och spektra för att bestämma deras avstånd och ljusstyrka. Den mest avlägsna galaxen de hittade är från epoken cirka en miljard år efter big bang (en rödförskjutning på 6,02); det är en av tjugotre källor i studien som bekräftas vara gravitationslinsade.
Astronomerna drar slutsatsen att dessa ultraröda galaxer, även om de inkluderar några av de mest lysande och massiva galaxerna som är kända, är för sällsynta för att representera stjärnbildande stamfader till lokala, vilande galaxer; andra typer av galaxer måste fylla den rollen. Men den nya studien har identifierat de mest extrema fallen, och ytterligare undersökningar av dessa monster kommer att hjälpa till att avgöra hur extrem stjärnbildning i universum fungerar.
