• Gravitationslinse

Hvorfor sidder der en normal galakse ved kanten af ​​universet?

• 2025

Hjulpet af et tyngdekrafts trick har astronomer fundet en normal galakse. Big deal, ikke? Sagen er, hvor de fandt det er ikke normalt: Det lys, vi ser fra det, forlod galaksen 12,4 milliarder år siden , hvilket betyder, at vi ser det som det var, da selve universet kun var 1,4 milliarder år gammelt!

Det er det, der gør dette så underligt . En normal galakse har ikke noget med at være der, da kosmos var så ung. Men alligevel, der sidder den.

Galaksen kaldes SPT – S J041839–4751.9 (lad os kalde den SPT0418 for kort) og blev opdaget i en himmelundersøgelse vha. Sydpolsteleskopet , der ser på lyset i millimeterbølgelængderne, langt uden for hvad vores øjne kan se. Galaksen blev markeret som interessant på det tidspunkt, da den syntes at være støvet og vende nye stjerner ud.

Der blev foretaget opfølgende observationer ved hjælp af ALMA , Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, som er langt mere kraftfuld og har meget stærkere syn, så at sige. Det, de så, er en af ​​de første mærkelige ting ved denne normale galakse.

ALMA -billedet af den meget fjerne galakse SPT0418, forvrænget til en ring på grund af tyngdekraften i en mellemliggende galakse. Kredit: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Rizzo et al.

Normalt, hva '? Det ser temmelig ejendommeligt ud for mig: Det er en ring! Bortset fra at det er en slags mirage. Ved et tilfælde er næsten præcist i en linje mellem os og SPT0418 en anden galakse, der ligger omkring 3 milliarder lysår fra os. Da lyset fra SPT0418 passerede denne tættere galakse på vej til os, blev dens vej bøjet af tyngdekraften i den mellemliggende galakse. Vi kalder sådan et dyr et gravitationslinse , og en masse kendes. De forvrænger formen af ​​den mere fjerne galakse, nogle gange i flere klatter eller buer.

I modsætning til vores er denne galakse dog særlig fecund. Det skaber stjerner med en hastighed på 350 gange solens masse om året! Det er en masse , så meget som to hundrede gange hastigheden Mælkevejen gør stjerner. SPT0418 er det vi passende kalder a stjerneudbrud galakse .

Men derfor er det så underligt. Teoretiske undersøgelser af, hvordan galakser dannes og udvikler sig over tid, indikerer, at sådanne stjernegrupper skal se temmelig kaotisk ud og tygges op af den turbulens, der skabes, når stjerner skrues ud med den hastighed. Massive stjerner blæser kraftige vinde, supernovaer detonerer som blinkpærer, og al den energi, der frigives, bør røre gassen op i galaksen, hvilket gør den uregelmæssigt formet (plus, at der tidligt i universets alder bare ikke havde været meget tid at blive organiseret). De fleste fjerne galakser, vi ser, er virkelig blobby. Det faktum, at denne galakse har en disk, der ser ud til at være temmelig rolig og stabil, er bizart.

Kunstværk, der skildrer Wolfe Galaxy, en massiv diskgalakse, der ligner Mælkevejen, der allerede var godt dannet, da universet var 1,5 milliarder år gammelt. Kredit: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Interessant nok er det ikke alene. Tidligere i 2020 meddelte astronomer, at de fandt en diskgalakse på omtrent samme afstand, kaldet Wolfe Galaxy. Ligesom denne er det ikke forstået, hvordan den kan eksistere. Det er klart, at de teoretiske modeller er forkerte eller i det mindste (og mere sandsynligt) ufuldstændige. Der er naturligvis mere at lære om galakser, der findes på kanten af ​​det observerbare univers.

Som jeg nævnte, er det næsten umuligt at observere galakser som denne så langt væk uden gravitationslinser, som er tilfældige og tyndt fordelt over himlen. Det betyder, at det er svært at se så langt væk og se, hvad der foregår, så vi er nødt til at stole på vores teori. Men så bygger vi stadig bedre teleskoper som ALMA, og finder ud af, at tingene er anderledes, end vi havde forventet. Det sker ret ofte. Så at finde en mærkeligt normal galakse et normalt underligt sted er mærkeligt, mærkeligt normalt!

Jobbet nu er at finde ud af hvorfor.