Forntida, massiva galaxer som spöker vårt dammiga räckvidd har gömt sig, osynliga för ögonen på det berömda Hubble rymdteleskopet. Men nu har astronomer som siktar genom infraröd data upptäckt 39 av dem - lurade på konstiga platser från det tidiga universum där (och när) natthimlen skulle se mycket annorlunda ut än vår egen.
Om du skulle närma dig en av dessa länge sedan galaxer medan du var inne i ett rymdskepp, skulle det förmodligen vara åtminstone igen dig: stjärnor du kunde se med blotta ögat, virvlande damm, ett stort svart hål i mitten. Och om du på något sätt skulle visas där idag, skulle det troligtvis se helt annorlunda ut än för mer än 11 miljarder år sedan, i vårt universums tidiga historia. Men det ljus som når jorden 2019 från dessa massiva, avlägsna galaxer måste resa så långt att det är miljarder år gammalt, vilket visar oss hur den delen av universumet såg ut i de första två miljarder år av existens. Och ljuset är så förändrat att Hubble - byggd för att se i ultraviolett, synligt och nära infrarött ljus - inte alls kunde se det.
Det beror på att dessa avlägsna galaxer, som de flesta avlägsna saker i vårt universum, snabbar bort från oss - en följd av mörk energi som driver utbyggnaden av rymden. Som Live Science tidigare har rapporterat, sträcker sig ljus från föremål som snabbar bort från oss till längre, rödare våglängder. Och dessa superdistanta galaxer rusar så snabbt, enligt forskarna som upptäckte dem, att det ultravioletta och synliga ljuset som de släppte ut helt har förskjutits i det långa "submillimeter" våglängdsområdet som till och med Hubble inte kan upptäcka.
Som ett resultat skrev forskarna i ett papper som publicerades 7 augusti i tidskriften Nature, de flesta astronomer som är fokuserade på de första 2 miljarder åren av universum har slutat studera udda kulor: galaxer mycket långt borta som ändå är rörliga nog i förhållande till Jorden som Hubble kan se dem. Men dessa icke-växlade galaxer är förmodligen inte normen.
"Detta väcker frågorna om det verkliga överflödet av massiva galaxer och stjärnbildningsgraden i det tidiga universum," skrev forskarna. Med andra ord, hur många galaxer fanns egentligen då, och hur snabbt gjorde de stjärnor?
Astronomer har tidigare upptäckt enskilda massiva galaxer från det djupa förflutet, skrev forskarna, liksom mindre galaxer som tenderar att vara höljda i damm. Men för detta arbete använde teamet en serie submillimeterkänsliga teleskop för att upptäcka dessa 39 tidigare osynliga gamla galaxer.
"Det var svårt att övertyga våra kamrater om att dessa galaxer var lika gamla som vi misstänkte att de var. Våra första misstankar om deras existens kom från Spitzer Space Telescope's infrared data," Tao Wang, huvudförfattare för papper och astronom vid University of Tokyo, sade i ett uttalande. "Men har skarpa ögon och avslöjade detaljer vid submillimetervåglängder, den bästa våglängden för att kika igenom damm som finns i det tidiga universum. Trots det tog det ytterligare data från det fantasifullt namngivna Very Large Telescope i Chile för att verkligen bevisa att vi såg gamla massiva galaxer där ingen hade sett förut. "
Och dessa fynd är viktiga för tidiga universummodeller och för att förklara hur vårt moderna universum kom att existera.
"Ett så stort överflöd av massiva och dammiga galaxer i det tidiga universum utmanar vår förståelse av massiv-galaxbildning," skrev forskarna i tidningen.
Flera olika befintliga modeller förutspår en mycket lägre täthet av dessa slags galaxer, även om forskare länge har misstänkt att vissa skulle vara där ute. Med denna nya upptäckt måste forskare gå tillbaka och förfina sina modeller för att redogöra för denna nya uppsättning av tidigare osynliga saker.
Dessa galaxer, skrev forskarna, är sannolikt en del av gruppen som gav upphov till moderna massiva galaxer. Men de hade mycket mer damm och var mycket tätare än Vintergalaxen.
"Natthimlen verkar mycket mer majestätisk. Större täthet av stjärnor innebär att det skulle finnas många fler stjärnor i närheten av att verka större och ljusare," sade Wang i uttalandet. "Omvänt betyder den stora mängden damm att längre bort stjärnor skulle vara mycket mindre synliga, så bakgrunden till dessa ljusa nära stjärnor kan vara ett stort mörkt tomrum."
