Een internationaal team van astronomen heeft de temperatuur bepaald van een zeer heldere galaxy waarvan het licht 13,2 miljard jaar geleden werd uitgezonden. Deze informatie onthulde dat de eerste galaxies in het vroege universum zich met een geweldige snelheid ontwikkelden en sterren vormden 180 keer sneller dan onze eigen Melkweg.
In een eerdere studie werd deze galaxy, genaamd Y1, geïdentificeerd door zijn uiterst heldere stofwolken, waardoor het de meest afgelegen galaxy is die rechtstreeks is gedetecteerd door het licht dat afkomstig is van zijn overvloedige kosmische stof, dat 13,2 miljard jaar heeft gereisd voordat het ons bereikte. Met andere woorden, dit licht gaf ons een beeld van de galaxy zoals die er 13,2 miljard jaar geleden uitzag, slechts 600 miljoen jaar na de Big Bang.
Omdat de onderzoekers het vreemd vonden dat een zo jonge galaxy zoveel stof bevatte, hebben ze de temperatuur gemeten, omdat ze vermoedden dat de omstandigheden binnen deze galaxy, daterend uit het vroege universum, sterk verschilden van die in het meer recente universum. Hiervoor maakten ze gebruik van de ALMA-telescoop in de Chileense Andes, die bestaat uit 66 antennes die de straling opvangen die door de allereerste galaxies wordt uitgezonden. Deze straling stelde hen in staat te leren dat de stof in Y1 een temperatuur bereikt van 90 kelvin (ongeveer -180 °C), wat veel hoger is dan die van andere waargenomen galaxies tot nu toe.
“Een manier om te bepalen of een galaxy veel sterren produceert, is door zijn temperatuur en helderheid te meten. Gezien de gegevens die we van Y1 hebben verkregen, zou je het kunnen beschouwen als een sterrenfabriek of sterrenkinderkamer,” vat Nathalie Nguyen-Quoc Ouellette, astrofysica aan de Universiteit van Montreal, samen.
“Deze studie zet ons op het spoor van een probleem dat door de eerste observaties van de James Webb Space Telescope (JWST) is aangekaart. De JWST heeft ons in staat gesteld om zeer jonge galaxies zeer vroeg in het universum te zien. Deze kwamen ons echter groter, massiever en gestructureerd voor, zelfs meer ontwikkeld dan voorspeld. Met andere woorden, als we naar het zeer oude universum kijken met de JWST, verwachten we nieuwe sterren, maar wat we zien zijn eerder tieners,” merkt Nguyen-Quoc Ouellette op, die ook verantwoordelijk is voor de communicatie voor de JWST.
“Als we aannemen dat we de leeftijd van het universum goed kennen, zou er volgens onze modellen van galaxyvorming en evolutie niet genoeg tijd zijn geweest voor deze zeer jonge galaxies om te evolueren tot de staat waarin we ze zien. Maar met deze nieuwe ontdekking begrijpen we eigenlijk dat deze zeer jonge galaxy sterren produceert tegen een veel hoger tempo dan we ooit mogelijk hadden geacht. En dit geeft aan dat onze modellen van galaxy-evolutie niet helemaal correct zijn voor het zeer jonge universum, aangezien galaxies blijkbaar veel effectiever sterren produceren en massa opbouwen. We zien een galaxy in een groeispurt, en dit geeft ons een aanwijzing over hoe al die tiener-galaxies die we met de JWST zien zo snel zo groot zijn geworden,” vervolgt ze.
De astrofysica merkt op dat de ALMA-telescoop zeer effectief is voor het bestuderen van het stof in een galaxy. Zo heeft het aangetoond dat galaxy Y1 enorm veel stof bevat. Dit stof wordt geëxpelleerd door sterren. “Dus, het feit dat galaxy Y1 zeer stoffig is, wijst erop dat het al veel sterren bevat die stof produceren. En het feit dat dit stof relatief warm is, betekent ook dat er veel sterren zijn die het opwarmen. De helderheid en temperatuur van het stof doen inderdaad vermoeden dat er veel sterren in wording zijn,” voegt Nguyen-Quoc Ouellette eraan toe.
Galaxy Y1 vormt inderdaad sterren 180 keer sneller dan onze eigen Melkweg.
Tijdens hun evolutie hebben galaxies groeispurts, en op dat moment kunnen we ze “sterrenkinderkamers” of “sterrenfabrieken” noemen. Maar er komt een moment waarop ze onvoldoende brandstof hebben en niet langer zoveel kunnen produceren. Ze worden dan veel rustiger. “Naarmate een galaxy evolueert, wordt ze te oud om sterren te produceren. Onze eigen galaxy, bijvoorbeeld, de Melkweg, is veel meer ontwikkeld en rustiger. Hierdoor produceert het slechts de equivalent van één zon per jaar, terwijl galaxy Y1 de massa van 180 zonnen per jaar produceert. Het produceert misschien enkele sterren die groter zijn dan onze zon en honderden die minder massief zijn dan de zon. Maar gemiddeld, qua massa, komt het overeen met 180 zonnen,” legt de astrofysica uit.
“De studie laat ons zien dat we de capaciteit van galaxies in het jonge universum om snel sterren te produceren misschien hebben onderschat. Als we met de ALMA-telescoop en andere telescopen andere sterrenkinderkamers zoals deze vinden, bevestigt dat inderdaad dat het zeer jonge universum vol zat met deze groeiende galaxies, en legt het uit wat we met de JWST waarnemen. Deze studie biedt een veelbelovende aanwijzing om dit probleem van de overvloed aan zeer ontwikkelde galaxies die we met de JWST in het primitieve universum zien op te lossen,” benadrukt Nguyen-Quoc Ouellette.
