En type galakse som aldri tidligere har blitt sett av teleskoper beskrives i en ny artikkel i tidskriftet Science.

Dette er en galakse som er godt over 13 milliarder år gammel og stammer fra omtrent 510 millioner år etter universets teoretiske begynnelse, Big Bang.

Og galaksen som beskrives, er ekstremt kompakt og danner nye stjerner i et ekstremt tempo, forteller astronom Håkon Dahle ved Universitetet i Oslo til forskning.no.

Dahle har spesialisert seg på kosmologi og universets utvikling.

– Denne galaksen er rundt en firehundredel av Melkeveiens bredde, men det dannes omtrent like mange stjerner her.

Men disse stjernene er svært ulike de aller fleste stjernene vi ser rundt oss i Melkeveien. På denne tiden i universets historie ble det dannet digre stjerner som strålte svært intenst.

Stjernene er omtrent 30 ganger så massive som vår egen sol, men de lyser med en intensitet som er rundt hundre tusen til en million ganger sterkere enn vår egen sol.

les også

Dette solsystemet er svært spennende, mener astronomer. Nå har James Webb-teleskopet sett nærmere på en av planetene her

Liv slik vi kjenner det fra jorden ville aldri kunne oppstå i nærheten av disse stjernene, fordi strålingen fra disse stjernene er altfor kraftig, forteller Dahle.

Denne galaksen stammer fra en periode av universets historie som kalles reioniseringsepoken. Dette er en epoke som startet rundt 100 millioner år etter Big Bang og varte i flere hundre millioner år.

Men hva betyr reionisering? Og hvor passer dette inn i universets tidlige tider?

Gass og et helt mørkt univers

Først: En liten oversikt over universets spede begynnelse.

Noe av poenget med James Webb-teleskopet er nettopp å undersøke galakser som denne, siden teleskopet er bygget for å kunne se på noen av de tidligste fasene av universet.

Perioden denne galaksen oppsto i kalles altså reionisering, noe som viser til at hydrogengassen mellom galaksene ble ionisert.

Her betyr ionisering at atomene mister elektroner på grunn av kraftig stråling.

Forvirrende nok kalles det reionisering fordi all gass var ionisert rett etter Big Bang. Altså flere hundre millioner år før galaksen som beskrives her ble til.

– Rett etter Big Bang var universet så varmt at det var bare frie atomkjerner og elektroner som fløy omkring. Alt var ionisert, sier Dahle.

Dette varte helt til rundt 400.000 år etter Big Bang. Da var universet kaldt nok til at nøytrale atomer kunne begynne å danne seg. Et nøytralt hydrogen-atom er et helt vanlig hydrogen-atom du kan finne der de fleste hydrogen-atomene henger.

Og dette varte svært lenge. Dette var før det fantes stjerner i universet, i perioden som kalles Cosmic dark ages. Da hadde ikke hydrogenet og heliumen i universet klumpet seg nok til å starte fusjon – prosessen som driver alle stjerner.

Men rundt 100 millioner år etter Big Bang begynte den nøytrale gassen å bli ionisert igjen på grunn av kraftig stråling, sannsynligvis fra de første stjernene.

Astronomene har lenge visst om disse overgangene mellom forskjellige faser i universet, fordi for eksempel nøytralt hydrogen og ionisert hydrogen slipper gjennom forskjellige type stråling, som fortsatt kan måles med instrumenter her.

De første stjernene?

Håkon Dahle forklarer at det fortsatt er usikkert hva som forårsaket reioniseringen, men for å ionisere gass, trengs kraftig stråling og energi.

Sannsynligvis var det de første stjernene som ble dannet og begynte å pumpe energi og stråling inn i den nøytrale hydrogengassen. De første stjernene begynte å samle seg i de første galaksene.

– Vi ser for oss at det startet som mindre bobler med ionisert gass rundt de tidlige galaksene. Deretter vokste og vokste disse boblene med ionisert gass inn i hverandre.

Galaksen som beskrives i den nye artikkelen i Science, stammer altså fra denne tiden, men den består ikke av de tidligste stjernene i universet.

Forskerne kan se dette ved hjelp av spektroskopi – metoden som brukes for å måle hva slags grunnstoff det er i stjerner og i galakser ved å analysere lyset fra stjernene. Du kan lese mer om denne teknikken på forskning.no.

James Webb-teleskopet er utstyrt med svært presise spektroskoper, som blant annet er brukt til å finne karbondioksid og svoveldioksid i atmosfæren til planeter langt utenfor vårt solsystem.

De finner at stjernene i denne galaksen stort sett består av hydrogen og helium, med innslag av oksygen.

Oksygen er et grunnstoff som dannes inne i massive stjerner mot slutten av livet deres. Dermed må det ha vært andre, store stjerner før dette.

De aller første stjernene i universet var dannet av helium og hydrogen, og andre grunnstoffer ble dannet etter hvert som massive stjerner levde og døde.

Oksygen er et av disse grunnstoffene. Det har vært blitt laget i tidligere, store stjerner som har eksplodert, og dette oksygenet har blitt en del av nye stjerner.

Forskerne er ikke sikre på hvilken generasjon med stjerner som finnes i denne galaksen.

Hva er det vi egentlig ser?

Håkon Dahle påpeker at selv om denne galaksen stammer fra en svært tidlig del av universets historie, er det fortsatt mye som er gjenkjennbart blant for eksempel stjernene fra andre galakser som er flere milliarder år yngre.

Men han understreker at denne galaksen er ekstremt kompakt og dermed ulikt alt annet i det senere universet.

Men er dette en typisk og vanlig galakse for denne epoken i universets historie? Det er for tidlig å si noe om, forteller Håkon Dahle.

Denne galaksen er ganske lyssvak, og det har ikke vært mulig å måle slike galakser før James Webb-teleskopet.

Håkon Dahle lurer på om det forskerne ser ikke er en egen, separat galakse i det hele tatt, men kan være et spesielt aktivt område i en større galakse.

Stjernene rundt som utgjør resten av galaksen, kan være så lyssvake at de ikke kan måles med teleskopene vi har nå, men Håkon Dahle er klar på at dette bare er en alternativ forklaringsmodell.

Samtidig forteller han at slike svært kompakte galakser kan oppstå, ifølge simuleringer av det tidlige universet.

Det kan altså være at de er vanlige, svært uvanlige eller noe helt annet. Dette er svært tidlig i forskningen på denne typen kompakte galakser, så det er usikkert fram til utvalget blir større.

Denne galaksen er altså så langt unna at selv ikke et stort teleskop som James Webb er følsomt nok til å se det uten hjelp. Hjelpen kommer fra naturlige gravitasjonslinser – svært massive klumper med galakser som bøyer lyset og fungerer som forstørrelseslinse.

Referanse:

Williams mfl: A magnified compact galaxy at redshift 9.51 with strong nebular emission lines. Science, 2023. DOI: 10.1126/science.adf5307

Få med deg ny forskning

MELD DEG PÅ NYHETSBREV

Du kan velge mellom daglig eller ukentlig oppdatering.

les også

Webb-teleskopet har oppdaget de eldste galaksene som noensinne er observert