Astronomer har upptäckt en extrem stjärnfabrik i en avlägsen galax. Den lyser intensivt av överhettat kosmiskt stoft och bildar stjärnor i rasande takt. Upptäckten kan även förklara hur galaxer kunde växa så snabbt när universum var ungt.
De allra första stjärnorna i universum bildades under helt andra förhållanden än allt vi kan se i rymden idag. Astronomer studerar dessa skillnader med hjälp av kraftfulla teleskop, som kan upptäcka galaxer så långt bort att deras ljus har färdats i flera miljarder år innan det når jorden.
Nu har ett internationellt forskarlag lyckats mäta temperaturen i en av de mest avlägsna kända stjärnfabrikerna. Galaxen, som kallas Y1, är så avlägsen att dess ljus har färdats i över 13 miljarder år.
– Vi ser tillbaka på en tid då universum skapade stjärnor mycket snabbare än idag. Tidigare observationer av den här galaxen avslöjade att den innehåller stoft och damm, vilket gör den till den mest avlägsna galax där vi kunnat upptäcka ljus från stoft, säger astronomen Tom Bakx vid Chalmers tekniska högskola i ett pressmeddelande.
– Detta fick oss att misstänka att den kanske driver en annorlunda, överhettad typ av stjärnfabrik. För att kunna vara säkra ville vi mäta dess temperatur, fortsätter han.
Små stoftkorn värms upp
Stjärnor, som vår egen sol, föds i enorma och täta gasmoln i rymden. Ett välkänt exempel är Orion-nebulosan, som fungerar som en slags stjärnfabrik. Sådana lyser starkt på natthimlen tack vare de yngsta och tyngsta stjärnorna, som lyser upp moln av gas, stoft och damm i många olika färger.
Men stjärnfabrikerna lyser inte bara i synligt ljus. Vid längre våglängder – sådana som människans öga inte kan se – strålar de starkt tack vare mängder av små stoftkorn som värms upp av stjärnljuset.
Forskarna såg något speciellt
För att mäta galaxens temperatur använde forskarna det känsliga radioteleskopet Alma i norra Chile. Med hjälp av teleskopets avancerade Band 9-mottagare kunde de avbilda galaxen i precis rätt färg, vid våglängden 0,44 millimeter.
– Vid den här våglängden lyses galaxen upp av många böljande moln av lysande stoftkorn. När vi såg hur starkt den här galaxen lyser, jämfört med andra våglängder, visste vi med en gång att vi tittade på något speciellt, säger Tom Bakx.
Mätningarna visade att galaxens stoftmoln glöder med en temperatur på 90 Kelvin, eller minus 180 grader Celsius.
– Jämfört med dammet i våra hem är det helt klart kallt, men ändå mycket varmare än i någon annan jämförbar galax som vi har sett. Temperaturen bekräftar att det verkligen är en extrem stjärnfabrik. Det är första gången vi har sett en galax som denna, men vi tror att det kan finnas många fler där ute. Stjärnfabriker som Y1 kan ha varit vanliga i det tidiga universum, säger Yoichi Tamura, astronom vid Nagoya-universitetet i Japan.
Extrem stjärnfabrik
Galaxen Y1 tillverkar i extrem takt stjärnor som motsvarar 180 gånger solens massa varje år. Det kan jämföras med Vintergatan där bara ungefär en stjärna av solens storlek bildas per år. Forskarna tror att sådana korta utbrott av stjärnbildning var vanliga i det unga universum.
– Vi vet inte hur vanliga sådana faser kan vara i det tidiga universum. Framöver vill vi leta efter fler exempel på stjärnfabriker som den här. Vi planerar också att använda Almas förmåga till högupplösta mätningar för att titta närmare på hur just den här galaxen fungerar, säger Tom Bakx.
Lösning på ett kosmiskt mysterium
Forskargruppen tror att Y1 kan hjälpa till att lösa ett annat kosmiskt mysterium. Tidigare studier har visat att galaxer i det tidiga universum verkar innehålla mer stoft än vad deras stjärnor kan ha tillverkat under den korta tid de lyst.
Detta har länge förbryllat astronomer, men Y1:s ovanligt höga temperatur pekar mot en lösning på mysteriet.
– Galaxer i det tidiga universum verkar vara för unga utifrån den mängd stoft och damm som de innehåller. Det märkliga är att de inte innehåller tillräckligt många gamla stjärnor, runt vilka de flesta stoftkorn bildas. Men en liten mängd varmt stoft kan lysa lika starkt som stora mängder kallt stoft, och det är precis vad vi ser i Y1, säger Laura Sommovigo, astrofysiker vid Flatiron Institute och Columbia University i USA.
– Dessa galaxer är fortfarande unga och innehåller ännu inte så mycket tunga grundämnen eller stoft, men de mindre mängder som ändå finns är både varma och ljusstarka, fortsätter hon.
Vetenskaplig artikel:
A warm ultraluminous infrared galaxy just 600 million years after the Big Bang, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
