29.04.2018: To store, internasjonale forskningsprosjekt har avdekket at Universets aller største strukturer – galaksehoper – ble dannet mye tidligere enn hittil antatt. Galaksehopene fødes gjennom kollisjoner av en lang rekke galakser hvor det pågår eksplosiv stjernedannelse. For første gang er den spektakulære dannelsen til slike strukturer blitt fotografert.

av Anne Mette Sannes og Knut Jørgen Røed Ødegaard

Kunstnerisk fremstilling av SPT2349-56 viser en gruppe galakser som vekselvirker og smelter sammen i Universets barndom og danner kjernen i en enorm galaksehop.
Illustrasjon: ESO/M. Kornmesser

Teleskopene Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) og Atacama Pathfinder Experiment (APEX) ved det europeiske ESO-observatoriet i Chile har blitt brukt til å trenge svært langt ut i rommet og tilbake til en tid da Universet bare hadde en tidel av sin nåværende alder. Observasjonene har gitt oss en svært overraskende oppdagelse som gjør at forskerne må revidere modellene for Universets tidlige utvikling.

Galakser er enorme strukturer som inneholder fra noen milliarder til flere hundre milliarder stjerner og er mange tusen lysår i utstrekning. I den observerbare delen av Universet finnes det flere hundre milliarder galakser slik som Melkeveien, vår store nabo Andromeda-galaksen og minigalaksene Den store og Lille magellanske sky. Men galakser samler seg i enda større strukturer kalt galaksehoper. Galaksene og de aller første stjernene ble dannet noen hundre millioner år etter at Universet oppsto i Big Bang for 13,8 milliarder år siden, men forskerne har ment at dannelsen av galaksehoper tok betydelig lengre tid.

Bilder tatt med de store ovennevnte teleskopene viser starten på kolossale, kosmiske sammensmeltninger – den pågående kollisjonen mellom en lang rekke unge galakser hvor det foregår eksplosiv stjernedannelse. Dette er et spektakulært fenomen der enorme mengder blå, masserike og svært lyssterke stjerner dannes omtrent samtidig. Frem til nå har astronomene trodd at slike kjempekollisjoner fant sted omtrent tre milliarder år etter Big Bang, så det er derfor svært overraskende at det nå viser seg at fenomenet allerede pågikk da Universet var bare halvparten så gammelt! Disse urgamle systemene av galakser er antatt å danne de mest masserike strukturene vi kjenner i Universet – galaksehoper.

ALMA- og APEX-teleskopene har trengt langt ut i rommet og avslørt dannelsen av kjernen til to proto-galaksehoper.
Film: ESO

De store internasjonale prosjektene har benyttet disse teleskopene for å avdekke to supertette grupper av galakser som er i ferd med å smelte sammen og danne kjernene i det som vil bli to enorme galaksehoper. Det ene teamet har observert en proto-galaksehop kalt SPT2349-56. Lyset vi observerer fra dette objektet begynte sin ferd mot oss da Universet var 1,5 milliarder år gammelt. Det betyr at teleskopene har sett 12,3 milliarder lysår ut i rommet og dermed 12,3 milliarder år tilbake i tid.

Denne kolossale opphopningen av galakser der det pågår eksplosiv stjernedannelse er den suverent største konsentrasjonen av intens stjernedannelse som noen gang er observert i Universets barndom. Tusenvis av stjerner blir dannet hvert år i dette objektet, mot kun én stjerne per år i hver egen melkeveigalakse.

Det andre forskerteamet oppdaget en tilsvarende supersammensmeltning som består av 10 støvrike og stjernedannende galakser, og som har fått kallenavnet en “støvete rød kjerne” på grunn av dens svært røde farge. Rødfargen skyldes den uvanlig store mengden av støv i dette objektet.

Levetiden til slike støvrike galakser med eksplosiv stjernedannelse antas å være relativt kort fordi de bruker opp gass i et ekstraordinært tempo og dermed utvikler seg til å bli en mer ordinær galakse. Det er derfor svært overraskende å finne flere slike fenomen på samme tid i Universets utvikling, og forskerne kjenner fortsatt ikke årsaken.

Galaksehopen Abell 2744 (4 milliarder lysår unna oss) er et eksempel på en stor galaksehop dannet gjennom dramatiske sammensmeltninger av samme type som nå er oppdaget.
Foto: NASA, ESA, and J. Lotz, M. Mountain, A. Koekemoer, and the HFF Team (STScI).

Proto-galaksehopene ble først observert med mindre teleskoper som to tåkeflekker med en uvanlig struktur. Høyoppløselige observasjoner gjort med ALMA viser at objektene i virkeligheten består av henholdsvis 14 og 10 enkeltgalakser innenfor en radius tilsvarende avstanden mellom Melkeveien og satellittgalaksene De magellanske skyer.

Oppdagelsene som er gjort er trolig bare “toppen av isfjellet” – oppfølgende observasjoner gjort med APEX-teleskopet viser at det virkelige antallet galakser med intens stjernedannelse i de nyoppdagede proto-galaksehopene trolig er tre ganger høyere. Pågående observasjoner med et annet av ESOs kjempeteleskoper viser at det er enda flere galakser.

Nåværende datamodeller viser at proto-galaksehoper med så stor masse som disse skulle ha brukt mye lenger tid på å utvikle seg, og disse modellene må nå revideres. Det er fortsatt et stort mysterium hvordan disse fenomenene har rukket å bli så store på så kort tid.

Klikk på “Liker” og få melding når nye saker legges ut!

MER INFORMASJON

Pressemelding fra ESO

Flere saker om galakser

Flere saker om kosmologi