Två nya studier från University of Melbourne kommer att hjälpa den största, det mest kraftfulla och komplexa rymdteleskopet som någonsin byggts för att avslöja galaxer som mänskligheten aldrig tidigare sett.

Tidningarna publiceras i The Astrophysical Journal och den Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society och visa att NASA:s James Webb rymdteleskop, planerad att lanseras i slutet av nästa år, kommer att avslöja dolda galaxer.

Kraftfulla lampor som kallas "kvasarer" är de ljusaste föremålen i universum. Drivs av supermassiva svarta hål upp till en biljon gånger massan av vår sol, de överglänser hela galaxer med miljarder stjärnor. Simuleringar ledda av Science Ph.D. kandidat, Madeline Marshall, visa att även om NASA:s rymdteleskop Hubble inte kan se galaxer som för närvarande är dolda av dessa kvasarer, James Webb-teleskopet kommer att kunna ta sig förbi bländningen.

"Webb kommer att öppna upp möjligheten att observera dessa mycket avlägsna värdgalaxer för första gången, sa Marshall, som utförde sin forskning vid ARC Center of Excellence in All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (ASTRO 3-D).

"Det kan hjälpa oss att svara på frågor som:Hur kan svarta hål växa sig så stora så snabbt? Finns det ett samband mellan massan av galaxen och massan av det svarta hålet, som vi ser i det närliggande universum?"

Även om det är känt att kvasarer finns i galaxernas centrum, det har varit svårt att avgöra hur dessa galaxer är och hur de kan jämföras med galaxer utan kvasarer.

"I sista hand, Webbs observationer borde ge nya insikter om dessa extrema system, ", sa ASTRO 3-D medförfattare Stuart Wyithe vid University of Melbourne. "Datan som den samlar in kommer att hjälpa oss att förstå hur ett svart hål kan växa till att väga en miljard gånger så mycket som vår sol på bara en miljard år. Dessa stora svarta hål borde inte existera så tidigt eftersom det inte har funnits tillräckligt med tid för dem att växa så massiva."

Teamet från University of Melbourne samarbetade med forskare från USA, Kina, Tyskland, och Nederländerna att använda rymdteleskopet Hubble för att försöka observera dessa galaxer. De använde sedan en toppmodern datorsimulering som heter BlueTides, som utvecklades av ett team ledd av ASTRO 3-D framstående besökare, Tiziana Di Matteo, från Carnegie Mellon University i Pittsburgh, Pennsylvania, USA.

"BlueTides är designad för att studera bildandet och utvecklingen av galaxer och kvasarer under de första miljarderna av universums historia, " sa Yueying Ni från Carnegie Mellon University, som körde BlueTides-simuleringen. "Dess stora kosmiska volym och höga rumsliga upplösning gör det möjligt för oss att studera dessa sällsynta kvasarvärdar på statistisk basis."

Teamet använde dessa simuleringar för att avgöra vad Webbs kameror skulle se om observatoriet studerade dessa avlägsna system. De fann att det skulle vara möjligt att skilja värdgalaxen från kvasaren, även om det fortfarande är utmanande på grund av galaxens ringa storlek på himlen.

De fann också att galaxerna som var värd för kvasarer tenderade att vara mindre än genomsnittet, som sträcker sig över endast cirka 1/30 av Vintergatans diameter trots att den innehåller nästan lika mycket massa som vår galax.

"Värdgalaxerna är förvånansvärt små jämfört med den genomsnittliga galaxen vid den tidpunkten, sa Marshall.