Från ett Royal Astronomical Society Pressmeddelande:
Astronomer har hittat det första avgörande beviset för en dramatisk ökning av stjärnfödelsen i en nyupptäckt befolkning av massiva galaxer i det tidiga universum. Deras mätningar bekräftar idén att stjärnor bildades snabbast för cirka 11 miljarder år sedan, eller cirka tre miljarder år efter Big Bang, och att stjärnbildningsgraden är mycket snabbare än man trodde.
Forskarna använde Europeiska rymdorganisationens Herschel rymdobservatorium, ett infrarött teleskop med en spegel på 3,5 m i diameter, som sjösattes 2009. De studerade de avlägsna föremålen i detalj med Spectral and Photometric Imaging Receiver (SPIRE) -kamera, för att få solid bevis på att galaxer bildar stjärnor i en enorm takt och har stora gasbehållare som kommer att driva stjärnbildningen under hundratals miljoner år.
Dr Scott Chapman, från Institute of Astronomy i Cambridge, har presenterat de nya resultaten i ett papper i en specialutgåva av tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society med fokus på resultat från Herschel.
Scott kommenterar "Dessa Herschel-SPIRE-mätningar har avslöjat att den nya populationen av galaxer är varmare än väntat, på grund av att stjärnor bildas mycket snabbare än vi tidigare trott."
Galaxerna är så avlägsna att ljuset vi upptäcker från dem har färdats i mer än 11 miljarder år. Det betyder att vi ser dem som de var ungefär tre miljarder år efter Big Bang. Nyckeln till de nya resultaten är den senaste upptäckten av en ny typ av extremt lysande galax i det tidiga universum. Dessa galaxer är mycket svaga i synligt ljus, eftersom de nybildade stjärnorna fortfarande kokoneras i molnen av gas och damm inom vilket de föddes. Detta kosmiska damm, som har en temperatur på cirka -240oC, är mycket ljusare vid de längre, långt infraröda våglängderna som observeras av Herschelsatelliten.
En relaterad typ av galax hittades först 1997 (men inte väl förstått förrän 2003) med hjälp av "SCUBA" -kamera som är ansluten till James Clerk Maxwell Telescope på Hawaii, som upptäcker strålning som avges vid ännu längre våglängder på under millimeter. Men dessa avlägsna "sub-millimeter galaxer" tros endast representera halva bilden av stjärnbildningen i det tidiga universum. Eftersom SCUBA företrädesvis upptäcker kallare föremål föreslogs att liknande galaxer med något varmare temperaturer kunde existera men har gått i stort sett obemärkt.
Dr Chapman och andra mätte sina avstånd med hjälp av det optiska Keck-teleskopet på Hawaii och observatoriet Plateau de Bure under millimeter i Frankrike, men kunde inte visa att de var i snabba stjärnstjärnor.
Herschel är det första teleskopet som har förmågan att upptäcka dessa galaxer på toppen av sin produktion, så Dr Chapman samarbetade med ”HerMES” -teamet, leds av professor Seb Oliver från University of Sussex och Dr Jamie Bock i Caltech som var genomför den största undersökningen av galaxer med Herschel.
Med Herschel-observationerna, fokuserade på cirka 70 galaxer i konstellationen Ursa Major, förvärvade forskarna det saknade beviset för att bekräfta att dessa galaxer representerar ett avgörande avsnitt i uppbyggnaden av stora galaxer runt omkring oss idag, till exempel vår egen mjölk Sätt.
Teammedlem professor Rob Ivison från University of Edinburgh förklarar betydelsen av de nya resultaten. ”Med de data vi hade tidigare kunde vi inte se exakt var det infraröda ljuset från dessa galaxer kommer från. Men med SPIRE kan vi se att detta är signaturen på stjärnbildningen.
De nya galaxerna har stora priser på stjärnbildningar, mycket högre än någonsin sett i dagens universum. De utvecklades antagligen genom våldsamma möten mellan hittills ostörda galaxer, efter att de första stjärnorna och galaxfragmenten redan hade bildats. Icke desto mindre ger studier av dessa nya föremål astronomer en inblick i de tidigaste epokarna av stjärnbildningen efter Big Bang.
Teamkollegan Isaac Roseboom från University of Sussex sammanfattar arbetet. ”Det var fantastiskt och förvånande att se Herschel-SPIRE-observationerna avslöja en sådan dramatisk befolkning av tidigare osynliga galaxer”. Professor Seb Oliver, också från Sussex, tillägger: ”Vi är verkligen sprängda av Herschels enorma förmåga att undersöka det avlägsna universum. Detta arbete av Scott Chapman ger oss ett riktigt grepp om hur kosmos såg ut tidigt i sitt liv. ”
Med den nya upptäckten har de UK-ledda astronomerna tillhandahållit en mycket mer noggrann folkräkning av några av de mest extrema galaxerna i universum vid sin topp. Framtida observationer kommer att undersöka detaljerna om galaxernas kraftkälla och försöka fastställa hur de kommer att utvecklas när deras intensiva utbrott av aktivitet har slutat.
