Ældste galakser i universet er flydende lige uden for Melkevejen

Det er nemt at leve ved siden af ​​nogen i meget lang tid uden at lære meget om dem, men nogle gange kan vores naboer vise sig at være meget mere interessant end vi antager, især når de er vores galaktisk naboer. Det kan vise sig, at de har gode historier at fortælle - eller at de er de ældste galakser i det freakende univers. Og hej, ville du ikke vide det, det er netop, hvad der skete, da et internationalt team af astronomer tog et nærmere kig på de svage galakser omkring vores galakse, Mælkevejen.

I et papir udgivet torsdag i Astrophysical Journal, astronomer ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics og Institute for Computational Cosmology ved Durham University i Det Forenede Kongerige, viser, at dværggalakserne omkring vores er nogle af de ældste i universet. Disse små, svage galakser er potentielt over 13 milliarder år gamle, der har dannet sig i slutningen af ​​de såkaldte tidlige "mørke aldre" af universet, når materien afkøles i omkring 100 millioner år efter Big Bang.

Men det var ikke engang, hvad de søgte efter.

"Det var noget af en serendipitøs opdagelse på et eller andet niveau, for vi startede projektet og håbede faktisk at gøre noget andet, der stort set regnede med antallet af små galakser omkring Mælkevejs-galakser", Sownak Bose, Ph.D., en postdoktor ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics og studiens første forfatter fortæller Inverse. "Dette var en simpel optælling."

Bose og hans kolleger undersøger "dumplingsfunktionen" af disse dværggalakser, den foranstaltning der beskriver lysstyrken i en klynge af objekter - hvor mange galakser af en vis lysstyrke der er - ved hjælp af Lambda Cold Dark Matter-modellen, en standard model af kosmologi. Simpelthen sagt er lysstyrkefunktion en måde at beskrive galakser eller andre stjerneklynger på, der er meget lettere end at beskrive hver enkelt stjerne i massen. Når de graftede luminositetsfunktionen hos vores svage galaktiske naboer, fandt Bose og hans kolleger, at galakserne stort set fulgte en glat kurve, hvor der var mere svage og færre lyse.

Nøglesætet her er dog "temmelig meget."

"Det var faktisk en lige linje med noget af en kink i det, slags en dal," siger Bose. "Så efter nogle eksperimenter indså vi, hvad der passer til denne funktion, er skalaen, hvor galakser overgår fra dem, der dannede sig meget tidligt mod slutningen af ​​de såkaldte tidlige mørke aldre, og dem der dannede meget senere." I andre ord indså de, at denne dip i fordelingen af ​​lyse og svage galakser opdelte de ældre galakser fra de yngre galakser, en trend der passer til LCDM-modellen, som fortalte dem, at de var på noget.

"Det var overraskende, hvor godt vores modeller var enige med dataene!" Alis Deason, Ph.D., Royal Society University Research Fellow ved ICC og en af ​​studiens medforfattere, fortæller Inverse. Men selvfølgelig bemærker hun, at de havde brug for at sikre sig, at de havde ret. "Vores første reaktion var forsigtig optimisme og masser af test!"

Efter yderligere analyse konkluderede forskerne, at de svagere, mindre galakser skal have dannet sig meget længere end de nyere. Da stjerner i galakser producerer en masse atomskram og forurening, når de dør i supernovaer, hvis stjernerne stoppede for meget lang tid siden, skulle deres galakser have mindre junk fra supernovaer i dem, hvilket gør dem lysere end galakser, der dannede sig for nylig og havde mere materiale at trække ind fra andre galakser og supernovaer.

"Vi finder, at de gamle galakser tendens til at være mindre massive i hvor mange stjerner de har," siger Bose. "Det giver dig dette billede, hvor små galakser dannet først og fremmest danner meget senere fra fusionen af ​​mange små ting."

Både Bose og Deason er forsigtige med at bemærke, at de ikke gjorde det opdage disse gamle galakser, men at de simpelthen identificerede dem som noget af universets ældste. Ikke desto mindre er det en stor ting, fordi disse direkte observationer bekræfter, at universets LCDM-model sandsynligvis er korrekt, hvilket betyder at lysstyrkefunktionen kunne være en rimelig pålidelig måde at fortælle en galaks alder på.

Nu hvor de har identificeret disse gamle galakser, kan forskerne se nærmere på dem for at lære om forholdene i det tidlige univers.

"Vi vil gerne undersøge, hvordan vi kan bruge disse små dværggalakser til at lære mere om det tidlige univers," siger Deason. "Hvad kan deres egenskaber (fx størrelser, kemisk sammensætning) for eksempel fortælle os om disse kritiske tidlige stadier af galakseformation?"