Eldste galakser i universet er flytende like utenfor Milky Way

Det er lett å leve ved siden av noen i veldig lang tid uten å lære mye om dem, men noen ganger kan våre naboer vise seg å være mye mer interessant enn vi antar, særlig når de er vår galaktisk naboer. Det kan vise seg at de har gode historier å fortelle - eller at de er de eldste galakser i det freakende universet. Og hei, ville du ikke vite det, det var akkurat det som skjedde da et internasjonalt team av astronomer tok en nærmere titt på de svake galakser rundt vår galakse, Milky Way.

I et papir publisert torsdag i Astrofysisk Journal, astronomer ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics og Institute for Computational Cosmology ved Durham University i Storbritannia, viser at dverggalaksene rundt oss er noen av de eldste i universet. Disse små, svake galakser er potensielt over 13 milliarder år gamle, etter å ha dannet seg på slutten av de såkalte "tidlige" mørke tidene "av universet, når materie avkjølt i ca 100 millioner år etter storveien.

Men dette var ikke engang det de lette etter.

"Det var noe av en serendipitøs oppdagelse på noe nivå, fordi vi startet prosjektet og håpet å faktisk gjøre noe annet, som i utgangspunktet regnet antall små galakser rundt Melkeveis-galakser," Sownak Bose, Ph.D., en postdoktor ved Harvard-Smithsonian senter for astrofysikk og studiens første forfatter forteller Omvendt. "Dette var en enkel telling øvelse."

Bose og hans kolleger undersøkte "dysfunksjonen" av disse dverggalaksene, målet som beskriver fordelingen av lysstyrke i en gruppe objekter - hvor mange galakser av en viss lysstyrke det er - ved hjelp av Lambda Cold Dark Matter-modellen, en standard modell av kosmologi. Enkelt sagt er lysstyrkefunksjonen en måte å beskrive galakser eller andre stjerneklynger på som er mye enklere enn å beskrive hver enkelt stjerne i massen. Når de graftet lysstyrkefunksjonen til våre svake galaktiske naboer, fant Bose og hans kollegaer at galakserne ganske mye fulgte en jevn kurve, der det var svakere og færre lyse.

Nøkkel setningen her, skjønt, er "ganske mye".

"Det var faktisk en rett linje med noe av en kink i det, som en dal," sier Bose. "Så etter noen eksperimenter innså vi hva som passer til denne funksjonen er skalaen hvor galakser overgår fra de som dannet seg veldig tidlig, mot slutten av de såkalte tidlige mørke aldre, og de som dannet mye senere." I andre ord innså de at denne dip i fordelingen av lyse og dunkle galakser delte de eldre galakser fra de yngre galakser, en trend som passer til LCDM-modellen, som fortalte dem at de var på noe.

"Det var overraskende hvor godt våre modeller ble enige om med dataene!" Alis Deason, Ph.D., Royal Society University Research Fellow ved ICC og en av studiens medforfattere, forteller Omvendt. Men selvfølgelig merker hun at de trengte å sikre at de hadde rett. "Vår første reaksjon var forsiktig optimisme og mye testing!"

Etter videre analyse konkluderte forskerne at de svakere, mindre galakser må ha dannet seg mye lengre enn de nyere. Siden stjerner i galakser produserer mye atomskrubb og forurensning når de dør i supernovaer, hvis stjernene sluttet å dannes for lenge siden, burde deres hjemmegalaksier ha mindre søppel fra supernovaer i dem, noe som gjør dem dimmere enn galakser som dannet mer nylig og hadde mer materiale å trekke inn fra andre galakser og supernovaer.

"Vi finner at de gamle galakser har en tendens til å være mindre massive i hvor mange stjerner de har," sier Bose. "Det gir deg dette bildet der små galakser former for de første og større, danner mye senere fra sammenslåingen av mange små ting."

Både Bose og Deason er forsiktig med å merke seg at de ikke gjorde det oppdage disse gamle galakser, men at de bare identifiserte dem som noen av universets eldste. Ikke desto mindre er det en stor sak, fordi disse direkte observasjonene bekrefter at LCDM-modellen i universet er sannsynlig riktig, noe som betyr at lysstyrkefunksjonen kan være en rimelig pålitelig måte å fortelle alderen på en galakse.

Nå som de har identifisert disse gamle galakser, kan forskerne se nærmere på dem for å lære om forholdene til det tidlige universet.

"Vi vil gjerne utforske hvordan vi kan bruke disse små dverggalaksene for å lære mer om det tidlige universet," sier Deason. "Hva kan deres egenskaper (for eksempel størrelser, kjemisk sammensetning) fortelle oss om disse kritiske tidlige stadiene av galakseformasjon?"