Forskere fra DAWN opdager modne galakser i det tidlige univers

05. november 2020

Et nyt studie viser, at store galakser var meget mere modne i det tidlige univers, end man først havde antaget. De fjerne galakser er blevet studeret af et hold forskere fra grundforskningscenteret Cosmic Dawn Center (DAWN) ved Niels Bohr Institutet Københavns Universitet samt et hold af internationale astronomer fra Atacama Large Milimeter/submilimeter Array (ALM).

En kunstnerisk fremstilling af en roterende og støvfyldt fjern galakse.
En kunstnerisk fremstilling af en roterende og støvfyldt fjern galakse. Foto: B. Saxton NRAO/AUI/NSF, ESO, NASA/STScI; NAOJ/Subaru

Størstedelen af galakser blev dannet, da universet stadig var ungt. Det var hidtil antaget, at de store galakser ikke var modne i det tidlige univers, men et nyt studie fra et hold af forskere fra grundforskningscenteret Cosmic Dawn Center (DAWN) ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet samt internationale astronomer fra Atacama Large Milimeter/submilimeter Array (ALMA) viser nu noget andet.

”Vi gennemførte den første store multi-bølgelængde undersøgelse af tidlige galakser, for at få en forståelse af den indledende fase af galaksedannelsen og udviklingen af universet. Vi forventede ikke at finde så modne galakser, som vi gjorde, og denne nye opdagelse sætter os nu i stand til at danne et meget mere sammenhængende billede af dét man kan kalde de almindelige betingelser i det tidlige univers,” fortæller postdoc Seiji Fujimoto fra DG’s Cosmic Dawn Center (DAWN) ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.

Stor modenhed i galakser i det tidlige univers

I perioden 1 – 1,5 milliarder år efter Big Bang opstod der en acceleration i væksten, hvor galakserne i denne periode opbyggede det meste af deres egenskaber og stjernemasse. Det var blandt andet deres mængde af støv, metal indhold og spiralformede udseende, der blev dannet. Når forskere vil studere store galakser, heriblandt vores egen galakse Mælkevejen, så er det derfor denne periode, som der skal ses nærmere på.

Galakser bliver betegnet som modne, når de har et betydeligt indhold af støv og tunge grundstoffer i form af metaller, idet metaller og støv er en effekt af døende stjerner. Holdet af astronomer forventede ikke at finde en stor mængde støv og metal, da galakserne fra det tidlige univers ikke har haft lang tid til at opbygge stjerner, og de derfor ikke kunne have en stor forekomst af døde stjerner. Det var derfor et opsigtsvækkende fund, da man fandt den store mængde af støv og metal, samtidigt med, at man nåede frem til, at det var ”normaltilstanden” i galakserne.

”Nogle gange, når den galakse, vi ønsker at observere, er helt dækket af støv, kan vi ikke få fat i de data, vi gerne vil have, når vi anvender optiske teleskoper – altså teleskoper, der anvender det synlige lys. Men med ALMA, et radioteleskop, der anvender ikke synligt lys i længere bølgelængder i sine observationer, var vi i stand til at se igennem sløret af støv og gas,” forklarer Fujimoto.

Ny forståelse af den normale tilstand hos de store galakser

Metalgas-bevægelserne fortæller om galaksernes modenhed, da galakser i dannelsesfasen forventes at have såkaldt uordnede bevægelsesmønstre. Holdet af astronomer fandt en galakse omgivet af en roterende metalgassky langt ude over stjernefordelingen, hvilket kan betyde metalgassen blev skubbet væk af irregulære bevægelser, der var skabt af enten energiske jets og stråling fra supertunge sorte huller eller supernovaeksplosioner.

Disse nye resultater fra studiet betyder, at det er muligt at konkludere, hvad den normale tilstand var i de observerede galakser. Det næste skridt er at lede efter svar på, om de uventede modne galakser er blevet dannet på baggrund af nogle specielle betingelser i deres miljø.

”De kosmologiske teoretikere har brug for denne nye information, for at kunne opbygge en teoretisk præcis udviklingshistorie for universet. Vi lærer også om nye kosmologiske begivenheder eller fysiske mekanismer i galakser gennem de objekter, der er ud over normalen. Forskningen her bidrager altså til vores fundamentale forståelse af det univers, vi er en del af,” afslutter Fujimoto.

Læs den videnskabelige artikel fra National Radio Astronomy Observatory her

Mere information om de modne galakser i det tidlige univers kan findes hos Københavns Universitet her