De flesta av de tidiga galaxerna som astronomer har kunnat observera är små med en låg till måttlig mängd stjärnproduktion. Men nu har Herschel Space Observatory hittat en massiv dammfylld galax som kärnar ut stjärnor i en otrolig takt, med allt detta som ägde rum tillbaka när kosmos var bara 880 miljoner år gammal. Galaxen är ungefär lika massiv som vår Vintergatan, men producerar stjärnor i en takt som är 2000 gånger större, vilket får forskarna att kalla den en "max-starburst" galax.
Astronomerna som är inblandade i upptäckten säger att dess blotta existens utmanar våra teorier om galaxutvecklingen.
"Massiva, intensiva starburst-galaxer förväntas bara dyka upp vid senare kosmiska tider," säger Dominik Riechers, för närvarande lektor vid Cornell. ”Ändå har vi upptäckt detta kolossala starburst bara 880 miljoner år efter Big Bang, när universum var på drygt 6 procent av sin nuvarande ålder. Riechers är den första författaren till uppsatsen som beskriver resultaten i 18 april-numret av tidskriften Nature.
Den rådande tanken om tidig galax och stjärnbildning har varit att de första galaxerna som bildades var relativt små och lätta, innehållande bara några miljarder gånger massan av vår sol. De bildar sina första stjärnor med några gånger som mjölkvägen upplever i dag, och galaxerna skulle växa genom att smälta samman med andra små galaxer. I teorin borde galaxer som är så massiva som den nyligen hittade galaxen - HFLS3 - inte vara så snart efter Big Bang.
HFLS3 verkar som lite mer än en svag, röd fläck i bilder från Herschel Multi-tiered Extragalactic Survey (HerMES).
Det extrema avståndet till HFLS3 innebär att dess ljus har rest i nästan 13 miljarder år över rymden innan vi når oss. Vi ser det därför som det fanns i spädbarnsuniverset, bara 880 miljoner år efter Big Bang eller vid 6,5% av universumets nuvarande ålder.
Till och med vid den unga åldern var HFLS3 redan nära mjölkvägen, med ungefär 140 miljarder gånger solens massa i form av stjärnor och stjärnbildande material. Efter ytterligare 13 miljarder år borde den ha blivit så stor som de mest massiva galaxerna som kändes i det lokala universum.
”Att leta efter de första exemplen på dessa massiva stjärnfabriker är som att söka efter en nål i en höstack; Herschel-datasättet är extremt rikt, säger Riechers.
Tiotusentals massiva, stjärnbildande galaxer har upptäckts av Herschel som en del av HerMES och att sigta genom dem för att hitta de mest intressanta är en utmaning.
"Denna speciella galax fick vår uppmärksamhet eftersom den var ljus och ändå väldigt röd jämfört med andra som den," sa medundersökare Dave Clements från Imperial College London.
Även om upptäckten av denna enda galax inte är tillräckligt för att välta de nuvarande teorierna om galaxbildning, kan att hitta fler galaxer som den här utmana dessa teorier, säger astronomerna. Åtminstone måste teorier ändras för att förklara hur denna galax bildades, säger Riechers.
"Denna galax är bara ett spektakulärt exempel, men det berättar för oss att extremt kraftfull stjärnbildning var möjlig tidigt i universum," säger Jamie Bock, professor i fysik vid Caltech och en medförfattare till tidningen.
Läs gruppens uppsats: En dammobserverad massiv max-Starburst Galaxy med en redshift på 6,34
Källor: ESA, JPL, Caltech
