Låt oss stänga av lamporna och ställa in scenen ... Vi flyttar ut genom rymden och tittar inte bara på avlägsna galaxer, utan det otroligt avlägsna förflutna. Nu visar nya observationer gjorda med Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) att dessa misslyckanden med stellarskapande kan ha börjat mycket tidigare än de trodde.
Enligt den senaste forskningen som publicerades i dagens utgåva av tidskriften, Natur, och i Astrophysical Journalhar forskare avslöjat fascinerande upptäckter som tagits med det nya internationella ALMA-observatoriet - som firar dess invigning idag. Bland sina många framsteg har ALMA gett oss en ännu djupare titt i rymden - som visar oss gamla galaxer som kan vara miljarder ljusår långt borta. Observationerna av dessa starburst-galaxer visar oss att stjärnor skapades i en frenesi av enorma avsättningar av kosmisk gas och damm.
Laddar spelare ...
"Ju mer avlägsen galaxen, desto längre tillbaka i tiden ser man, så genom att mäta deras avstånd kan vi styra en tidslinje över hur kraftfullt universum skapade nya stjärnor i olika stadier i sin 13,7 miljarder åriga historia," sade Joaquin Vieira (California Institute of Technology, USA), som ledde teamet och är huvudförfattare till tidningen i tidskriften Natur.
Hur kom dessa observationer till? Innan ALMA anställde ett internationellt forskargrupp US National Science Foundation: s 10 meter South Pole Telescope (SPT) för att lokalisera dessa avlägsna grannar och sedan hängde in dem för att titta närmare på den "stellar baby boom" under universums början epok. Det de fann förvånade dem. Uppenbarligen är stjärnbildande galaxer ännu mer avlägsna än tidigare misstänkt ... deras angrepp av stjärnbildande som började för cirka 12 miljarder år sedan. Denna tidsram placerar universum vid knappt 2 miljarder år gammalt och stjärnformationsexplosionen inträffar några miljarder år förr än astronomerna antog. ALMA-observationerna inkluderade två galaxer - de "mest avlägsna av deras slag som någonsin har sett" - som innehöll en ytterligare uppenbarelse. Inte bara deras avstånd bröt astronomiska register, utan vattenmolekyler har upptäckts inom dem.
Två galaxer är dock inte den enda poängen för ALMA. Forskningsteamet tog på sig 26 galaxer med våglängder på cirka tre millimeter. Den yttersta känsligheten för denna banbrytande teknik utnyttjar mätningen av ljusvåglängder - våglängder som produceras av galaxens gasmolekyler och sträcker sig genom universums expansion. Genom att noggrant mäta "sträckan" kan astronomer mäta hur lång tid ljuset har tagit för att nå oss och förfina sin tidpunkt.
"ALMAs känslighet och breda våglängdsintervall gör att vi kan göra våra mätningar på bara några minuter per galax - ungefär hundra gånger snabbare än tidigare," sade Axel Weiss (Max-Planck-Institut für Radioastronomie i Bonn, Tyskland), som ledde arbeta för att mäta avståndet till galaxerna. "Tidigare skulle en sådan mätning ha varit en mödosam process att kombinera data från både synligt ljus och radioteleskop."
För det mesta skulle ALMA: s observationer vara tillräckliga för att bestämma avståndet, men teamet inkluderade också ALMA: s data med Atacama Pathfinder Experiment (APEX) och ESO: s Very Large Telescope för några utvalda galaxer. För närvarande använder astronomer bara ett litet segment av ALMA: s kapacitet - bara 16 av de 66 massiva antennerna - och fokuserar på ljusare galaxer. När ALMA är fullt fungerande kommer det att kunna nollställas på ännu svagare mål. Men forskarna tänkte inte missa några möjligheter och utnyttjade gravitationslinser för att hjälpa till i sina resultat.
"Dessa vackra bilder från ALMA visar bakgrundsgalaxerna som varpade till flera ljusbågar kända som Einstein-ringar, som omger förgrundsgalaxerna," sade Yashar Hezaveh (McGill University, Montreal, Kanada), som ledde studien av gravitationslinsen. "Vi använder de enorma mängderna mörka ämnen som omger galaxer halvvägs över universum som kosmiska teleskoper för att få ännu mer avlägsna galaxer att se större och ljusare ut."
Hur ljus är ljus? Enligt nyhetsmeddelandet har analysen av distorsionen visat att en del av dessa långtgående, stjärnbildande galaxer kan vara lika ljusa som 40 biljoner solar ... sedan förstorades upp till 22 gånger mer med hjälp av gravitationslinser.
"Endast några gravitationslinsade galaxer har hittats tidigare vid dessa submillimetrar våglängder, men nu har SPT och ALMA avslöjat dussintals av dem." sa Carlos De Breuck (ESO), en medlem av laget. "Den här typen av vetenskap har tidigare gjorts mest på våglängder med synligt ljus med Hubble Space Telescope, men våra resultat visar att ALMA är en mycket kraftfull ny spelare i fältet."
"Detta är ett bra exempel på astronomer från hela världen som samarbetar för att göra en fantastisk upptäckt med en toppmodern anläggning", säger teammedlem Daniel Marrone (University of Arizona, USA). ”Detta är bara början för ALMA och för studien av dessa starburst-galaxer. Vårt nästa steg är att studera dessa objekt mer detaljerat och ta reda på exakt hur och varför de bildar stjärnor med så stora priser. ”
Ta tillbaka husbelysningen, snälla. Som ALMA kamrater allt längre in i det förflutna, kanske vi en dag kommer att fånga våra egna ... tittar tillbaka.
