Når det kommer til at studere nogle af de fjerneste og ældste galakser i universet, præsenterer en række udfordringer sig. Ud over at være milliarder af lysår væk, er disse galakser ofte for svage til at se tydeligt. Heldigvis er astronomer kommet til at stole på en teknik, der kaldes Gravitational Lensing, hvor tyngdekraften af et stort objekt (som en galaktisk klynge) bruges til at forstærke lyset fra disse svagere galakser.
Ved hjælp af denne teknik opdagede et internationalt team af astronomer for nylig en fjern og stille galakse, der ellers ville have været ubemærket. Under ledelse af forskere fra University of Hawaii i Manoa brugte teamet Hubble-rumteleskopet til at udføre det mest ekstreme tilfælde af gravitationslinser til dato, hvilket gjorde det muligt for dem at observere den svage galakse, der er kendt som eMACSJ1341-QG-1.
Undersøgelsen, der beskriver deres fund for nylig, optrådte i The Astrophysical Journal Lettersunder titlen ”Tredobbelt: Ekstrem tyngdekraftslinsering af en rolig galakse kl z = 1,6 ″. Anført af Harald Ebeling, en astronom fra University of Hawaii i Manoa, inkluderede teamet medlemmer fra Niels Bohr-instituttet, Center Nationale de Recherche Scientifique (CNRS), Space Telescope Science Institute og European Southern Observatory (ESO).
Af hensyn til deres undersøgelse stolede teamet på den enorme galakse-klynge, der er kendt som eMACSJ1341.9-2441 for at forstørre lyset fra eMACSJ1341-QG-1, en fjern og svagere galakse. I astronomiske vendinger er denne galakse et eksempel på en "rolig galakse", som er dybest set ældre galakser, der stort set har udtømt deres forsyninger med støv og gas og derfor ikke danner nye stjerner.
Holdet begyndte med at tage billeder af den svage galakse med Hubble og derefter foretage opfølgning spektroskopiske observationer ved hjælp af ESO / X-Shooter-spektrograf - som er en del af Very Large Telescope (VLT) ved Paranal Observatory i Chile. Baseret på deres estimater bestemte teamet, at de var i stand til at forstærke baggrundsgalaksen med en faktor 30 for det primære billede og en faktor på seks for de to resterende billeder.
Dette gør eMACSJ1341-QG-1 til den stærkest forstærkede rolige galakse, der er opdaget til dato, og med en ret stor margin! Som Johan Richard - en assisterende astronom ved University of Lyon, der udførte linseberegningerne, og en medforfatter til undersøgelsen - angav i en meddelelse fra University of Hawaii News:
"Den meget høje forstørrelse af dette billede giver os en sjælden mulighed for at undersøge de stjernede populationer af dette fjerne objekt og i sidste ende at rekonstruere dets forvrængede form og egenskaber."
Selv om der er foretaget andre ekstreme forstørrelser før, har denne opdagelse sat en ny rekord for forstørrelsen af en sjælden stille, galakse baggrundsjakse. Disse ældre galakser er ikke kun meget vanskelige at opdage på grund af deres lavere lysstyrke; studiet af dem kan afsløre nogle meget interessante ting om dannelsen og udviklingen af galakser i vores univers.
Som Ebeling, en astronom med UHs Institut for Astronomi og hovedforfatter for undersøgelsen, forklarede:
”Vi er specialiserede i at finde ekstremt massive klynger, der fungerer som naturlige teleskoper og allerede har opdaget mange spændende tilfælde af gravitationslinser. Denne opdagelse skiller sig imidlertid ud som den enorme forstørrelse leveret af eMACSJ1341 giver os mulighed for at studere i detaljer en meget sjælden type galakse. ”
Rolige galakser er almindelige i det lokale univers, der repræsenterer slutpunktet for den galaktiske udvikling. Som sådan kunne dette rekordstore fund give nogle unikke muligheder for at studere disse ældre galakser og bestemme, hvorfor stjernedannelse endte i dem. Som Mikkel Stockmann, et teammedlem fra Københavns Universitet og ekspert i galakseudvikling, forklarede:
”[A] s vi ser på fjernere galakser, vi ser også tilbage i tiden, så vi ser objekter, der er yngre og endnu ikke burde have brugt deres gasforsyning op. At forstå, hvorfor denne galakse allerede er stoppet med at danne stjerner, kan give os kritiske ledetråde om de processer, der styrer, hvordan galakser udvikler sig. ”
I en lignende blodåre nylig der er foretaget undersøgelser, der antyder, at tilstedeværelsen af et Supermassive Black Hole (SMBH) kunne være det, der er ansvarlig for, at galakser bliver stille. Når de kraftige jetfly, disse sorte huller skaber, begynder at dræne kernen i galakser af deres støv og gas, finder potentielle stjerner sig udsultet af det materiale, de har brug for for at gennemgå gravitations-sammenbrud.
I mellemtiden gennemføres opfølgningsobservationer af eMACSJ1341-QG1 ved hjælp af teleskoper ved Paranal-observatoriet i Chile og Maunakea-observatorierne på Hawaii. Hvad disse observationer afslører, vil helt sikkert fortælle os meget om, hvad der vil blive af vores egen Mælkevejsgalakse en dag, når den sidste af støv og gas udtømmes, og alle dens stjerner bliver røde giganter og langlevede røde dværge.
