Universums tidiga galaxer var mindre kaotiska och utvecklades mycket snabbare än man tidigare trott, enligt ny forskning som ser tillbaka mer än tio miljarder år i tiden. Ett internationellt team av astronomer under ledning av Durham University, Storbritannien, har använt James Webb Space Telescope (JWST) för att hitta bevis på stångbildning när universum bara var några miljarder år gammalt.
Denna senaste forskning har publicerats i tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .
Staplar är långsträckta remsor av stjärnor som finns i disk- eller spiralgalaxer som vår Vintergatan. När stänger utvecklas reglerar de stjärnbildningen i en galax och trycker in gas i galaxens centrala område, och deras närvaro talar om för forskare att galaxer har gått in i en stabil, mogen fas.
Tidigare studier utförda med hjälp av rymdteleskopet Hubble hade kunnat upptäcka stavbildande galaxer för upp till åtta eller nio miljarder år sedan. Men den ökade känsligheten och våglängdsområdet som JWST erbjuder innebär att forskare har kunnat se fenomenet hända ännu längre tillbaka i tiden. Detta innebär att forskare kanske måste ompröva sina teorier om galaxens evolution i de tidiga stadierna av universums bildning.
Huvudförfattare Zoe Le Conte, en Ph.D. forskare vid Center for Extragalactic Astronomy, Institutionen för fysik, Durham University, sa:"Galaxer i det tidiga universum mognar mycket snabbare än vi trodde. Detta är en verklig överraskning eftersom du skulle förvänta dig att universum i det skedet skulle vara väldigt turbulent med massor av kollisioner mellan galaxer och mycket gas som ännu inte har förvandlats till stjärnor.
"Men tack vare rymdteleskopet James Webb ser vi många av dessa staplar mycket tidigare i universums liv, vilket betyder att galaxer var i ett mer stabilt stadium i sin utveckling än vad vi tidigare trott. Detta betyder att vi måste anpassa oss vår syn på tidig galaxutveckling."
Forskarna använde JWST för att leta efter stångbildning i galaxer som de skulle ha setts för mellan åtta till 11,5 miljarder år sedan. Universum i sig är 13,7 miljarder år gammalt.
Av 368 observerade skivgalaxer såg forskarna att nästan 20 % hade staplar – dubbelt så många än vad Hubble observerade.
Medförfattare Dr Dimitri Gadotti, vid Center for Extragalactic Astronomy, Institutionen för fysik, Durham University, noterade:"Vi finner att många fler stänger fanns närvarande i det tidiga universum än vad som tidigare hittats i Hubble-studier, vilket antyder att stavdriven galax evolutionen har pågått mycket längre än man tidigare trott. Det faktum att det finns mycket fler barer är det som är väldigt spännande.
"Simuleringarna av universum måste nu granskas för att se om vi får samma resultat som de observationer vi har gjort med James Webb. Vi måste tänka utanför det vi trodde att vi visste."
När forskarna tittade längre tillbaka i tiden kunde de se färre och färre stavbildande galaxer.
De säger att detta kan bero på att galaxer i ett ännu tidigare skede av universum kanske inte är lika välformade. Det finns för närvarande inte heller något sätt att se kortare staplar av stjärnor, som är mindre lätta att upptäcka, även med den ökade teleskopiska kraften som erbjuds av JWST.
Forskarna säger att de nu vill undersöka ännu fler galaxer i det tidiga universum för att se om de också har format stänger. De hoppas så småningom kunna se längre tillbaka i tiden – 12,2 miljarder år – för att titta på bartillväxt över tid och vilka mekanismer som ligger bakom denna tillväxt.
JWST är ersättningen för rymdteleskopet Hubble och är det största och mest kraftfulla rymdteleskopet som någonsin byggts.
Durham Universitys Center for Extragalactic Astronomy var involverat i teleskopets vetenskapliga utveckling, inklusive Mid-Infrared Instrument (MIRI), som används för att sondera galaxer och svarta hål. Durhams Center for Advanced Instrumentation gjorde också en del av optiken för JWST:s Near Infrared Spectrograph (NIRSpec) Integral Field Unit-instrument.
Den senaste studien inkluderade också forskare från Durham Universitys Institute for Computational Cosmology, University of Victoria, Kanada; Jodrell Bank Center for Astrophysics—University of Manchester, Storbritannien; Europeiska sydobservatoriet; Institutionen för astronomi och atmosfäriska vetenskaper, Kyungpook National University, Republiken Korea; Max Planck-institutet för astronomi, Tyskland; Aix Marseille University, Frankrike.
Mer information: Zoe Le Conte et al, En JWST-undersökning av stapelfraktionen vid rödförskjutningar 1
Journalinformation: Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society , arXiv
Tillhandahålls av Durham University
