Takket være de nylige forbedringer i rumbaserede og jordbaserede teleskoper har astronomer været i stand til at undersøge dybere i universet end nogensinde før. Ved at se milliarder af år tilbage i tiden er vi i stand til at teste vores teorier om den galaktiske dannelses og evolutionens historie. Desværre er det en skræmmende opgave at studere det meget tidlige univers, og det er ud over kapaciteten i vores nuværende instrumenter.
Men ved at kombinere kraften i Hubble-rumteleskopet med en teknik, der kaldes gravitationslinser, gjorde et team af astronomer den første opdagelse af en kompakt galakse, der stoppede med at gøre stjerner bare et par milliarder år efter Big Bang. Opdagelsen af en sådan galakse, der eksisterede så tidligt i universet, er hidtil uset og repræsenterer en stor udfordring for teorier om, hvordan massive galakser dannes og udvikler sig.
Deres fund blev rapporteret i en undersøgelse med titlen "En massiv, død diskgalakse i det tidlige univers", som optrådte i tidsskriftet 22. juni af tidsskriftet Natur.Som antydet i undersøgelsen, stod teamet på data fra Hubble, som de kombinerede med gravitationslinse - hvor en massiv klynge af galakser forstørrer og strækker billeder af fjernere galakser ud over dem - for at studere den fjerne galakse, der er kendt som MACS 2129-1.
Hvad de fandt var helt uventet. I betragtning af galaksenes alder - dateret til kun tre milliarder år efter Big Bang - forventede de at se en kaotisk bold af stjerner, der blev dannet på grund af de tidlige galakser, der fusionerede. I stedet bemærkede de, at galaksen, som var skiveformet (som Mælkevejen), faktisk var død - hvilket betyder, at stjernedannelse allerede var ophørt inden i den.
Dette var en overraskelse, da astronomer ikke forventede at se dette så tidligt i universet. Hvad mere er, det var første gang, at der er opnået direkte bevis, der viser, hvordan i det mindste nogle af de tidligste "døde" galakser i universet udviklede sig fra skiveformede objekter til at blive de kæmpe elliptiske galakser, som vi regelmæssigt ser i Space Magazine .
Som Sune Toft - en forsker fra Dark Cosmology Center ved Niels Bohr-instituttet og hovedforfatteren på studiet - forklarede, kan dette tvinge en ny overvejelse af, hvordan galakser udviklede sig i det tidlige univers:
”Denne nye indsigt kan tvinge os til at genoverveje hele den kosmologiske sammenhæng med, hvordan galakser brænder ud tidligt og udvikler sig til lokale elliptiske formede galakser. Måske har vi været blinde for, at tidlige“ døde ”galakser faktisk kunne være skiver, simpelthen fordi vi ikke har været i stand til at løse dem. ”
I tidligere undersøgelser blev det antaget, at fjerne døde galakser lignede struktur i forhold til de lokale elliptiske galakser, de til sidst udviklede sig til. Før denne undersøgelse var bekræftelse af denne hypotese ikke mulig, da nuværende instrumenter ikke er kraftige nok til at se så langt ud i rummet. Men ved at kombinere kraften i gravitationslinsering med Hubbles høje opløsning, var Toft og hans team i stand til at se denne døde galakse tydeligt.
Ved at kombinere målinger af rotationshastighed fra ESOs Very Large Telescope (VLT) med arkivdata fra Cluster Lensing And Supernova-undersøgelsen med Hubble (CLASH) kunne de bestemme størrelsen af galaksen, massen og alderen såvel som dens (nedlagte) ) hastighed for stjernedannelse. I sidste ende fandt de, at den fjerntliggende galakse er tre gange så massiv som Mælkevejen, skønt kun halvdelen af dens størrelse, og drejer mere end dobbelt så hurtigt.
Hvorfor denne galakse stoppede med at danne stjerner er stadig ukendt, og vil kræve opfølgningsundersøgelser ved hjælp af mere sofistikerede instrumenter. Men i mellemtiden er der nogle mulige teorier. For eksempel kan det være resultatet af en aktiv galaktisk kerne, hvor et supermassivt sort hul i midten af MACS 2129-1 hæmmede stjernedannelse ved at opvarme galakas gas og udvise det fra galaksen.
Eller det kan være resultatet af, at kold gas blev strømmet ind i galakseens centrum, hvor den hurtigt blev opvarmet og komprimeret, og derved forhindret den i at afkøle og danne stjernedannende skyer. Men når det kommer til, hvordan disse typer af tidlige, døde galakser kunne have ført til de elliptiske galakser, vi ser i dag, tror Toft og hans kolleger, de ved svaret. Som han forklarede, kunne det ske gennem fusioner:
”Hvis disse galakser vokser gennem sammenlægning med mindre ledsagere, og disse mindre ledsagere kommer i stort antal og fra alle mulige forskellige vinkler på galaksen, vil dette til sidst randomisere stjernebanerne i galakserne. Du kan også forestille dig større fusioner. Dette vil bestemt også ødelægge stjernernes beordrede bevægelse. ”
I de kommende år håber Toft og hans team på at drage fordel af James Webb-teleskopet (som lanceres i 2018) for at søge efter mere tidlige døde galakser i håb om, at det kan kaste lys over de uafklarede spørgsmål, som denne opdagelse rejser. Og med evnen til at undersøge dybere i rummet, forventer astronomer, at meget mere vil blive afsløret om det tidlige univers.
