De er derude; bittesmå, ekstremt svage og utroligt gamle dværg galakser med så få stjerner, at forskere kalder dem ‘spøgelsesgalakser.’ NASAs Hubble-rumteleskop fandt billeder af tre af disse småsteg-galakser i håb om at afsløre et mysterium 13 milliarder år under frembringelse.
Astronomer mener, at disse bittesmå, spøgelseslignende galakser, der er opdaget ved siden af Mælkevejen, er blandt de ældste, mindste og mest uberørte galakser i universet. Hubble-synspunkter afslører, at deres stjerner har samme fødselsdato. Galakserne begyndte alle at danne stjerner for mere end 13 milliarder år siden, men stoppede derefter pludselig inden for kun en milliard år efter, at universet blev født.
”Disse galakser er alle gamle, og de er alle i samme alder, så du ved, at noget kom ned som en guillotin og slukkede for stjernedannelsen på samme tid i disse galakser,” sagde Tom Brown fra Space Telescope Science Institute i Baltimore , Md., Studiets leder. "Den mest sandsynlige forklaring er reionisering."
Reionisering af universet begyndte i de første milliarder år efter Big Bang. I løbet af denne tid bankede stråling fra de første stjerner elektroner fra brintatomer, ioniserende brintgas. Denne proces gjorde det også muligt for brintgas at være gennemsigtig for ultraviolet lys. Denne samme proces kan også have knust stjernefremstilling i dværg galakser, såsom dem i Browns undersøgelse. Disse galakser er små kusiner til stjernefremstillende dværg galakser nær Mælkevejen. Og på grund af deres lille størrelse, kun 2.000 lysår på tværs, var de ikke massiv nok til at afskærme sig mod det hårde ultraviolette lys i det tidlige univers, som fjernede deres magre forsyning med brintgas, hvilket efterlod dem ikke i stand til at skabe nye stjerner.
Astronomer foreslog mange grunde til manglen på stjerner i disse galakser ud over reioniationsteorien. Nogle forskere mente, at interne begivenheder såsom supernovaer sprængte den gas, der var nødvendig for at skabe nye stjerner. Andre foreslog, at galakserne simpelthen brugte deres forsyning med brintgas, der var nødvendig for at fremstille stjerner.
Brown målte stjernernes aldre ved at se på deres lysstyrke og farver. Stjernepopulationerne i disse fossile galakser spænder fra et par hundrede til et par tusinde stjerner; nogle sollignende, nogle røde dværge og nogle røde stjerner større end vores sol. Da dokumentationen viste, at stjernerne faktisk var gamle, hentede Brown hjælp fra Hubbles Advanced Camera for Surveys til at grave sig dybt inde i seks galakser for at bestemme, hvornår de blev født. Indtil videre er holdet færdigt med at analysere data for tre; Hercules, Leo IV og Ursa Major. Galakserne ligger mellem 330.000 lysår til 490.000 lysår. Til sammenligning sammenlignede Brown galaksernes stjerner med dem, der findes i M92, en 13 milliarder år gammel globuløs klynge beliggende ca. 26.000 lysår fra Jorden. Han fandt, at de er i lignende alder.
”Dette er fossilerne fra de tidligste galakser i universet,” sagde Brown. ”De har ikke ændret sig i milliarder af år. Disse galakser er i modsætning til de fleste nærliggende galakser, der har lang stjernedannelseshistorie. ”
Browns opdagelse kunne hjælpe med at forklare det såkaldte "manglende satellitproblem." Astronomer har kun observeret et par dusin dværg galakser omkring Mælkevejen, mens computersimuleringer forudsiger, at tusinder burde eksistere. Men måske findes de. Sloan-undersøgelsen fandt mere end et dusin små, star-starved galakser i Mælkevejens kvarter, mens man bare scannede en del af himlen. Astronomer mener, at snesevis af flere ultra-svage galakser kan lure uopdaget med muligheden for, at tusinder af endnu mindre dværge indeholder praktisk talt ingen stjerner.
De bittesmå galakser kan være stjerne-berøvet, men de har stadig en overflod af mørkt stof, rammen, hvorpå galakser er bygget. Normale dværg galakser nær Mælkevejen galaksen indeholder ti gange mere mørkt stof end almindeligt synligt stof. Brown forklarer, at disse små galakser nu er øer med for det meste mørkt stof, som ikke ses i milliarder af år, indtil astronomer begyndte at finde dem i Sloan Survey.
Browns resultater vises i 1. juli-udgaven af Astrophysical Journal Letters.
Billedtekst 1: Disse Hubble-billeder viser den svage, star-starved dværg galakse Leo IV. Billedet til venstre viser en del af galaksen, skitseret af den hvide rektangulære kasse. Kassen måler 83 lysår bredde med 163 lysår lang. De få stjerner i Leo IV går tabt midt i nabostjerner og fjerne galakser. Et nærbillede af baggrundsgalakserne i boksen vises i det midterste billede. Billedet til højre viser kun stjernerne i Leo IV. Galaksen, der indeholder flere tusinde stjerner, er sammensat af sollignende stjerner, svagere, røde dværgstjerner og nogle røde kæmpe stjerner lysere end solen. Kredit: NASA, ESA og T. Brown (STScI)
Billedtekst 2: Disse computersimuleringer viser en sverm af mørke stoffer klumper omkring vores Melkevejs galakse. Nogle af de mørke stofkoncentrationer er massive nok til at gnistre stjernedannelse. Tusinder af klumper af mørkt stof sameksisterer med vores Melkevejs galakse, vist i midten af toppanelet. De grønne klatter i det midterste panel er de mørke stofstykker, der er massive nok til at få gas fra det intergalaktiske medium og udløse løbende stjernedannelse og til sidst skabe dværg galakser. I det nederste panel er de røde klatter ultra-svage dværg galakser, der ophørte med at danne stjerner for længe siden. Brown og J. Tumlinson (STScI)
