En af de fjerneste galakser, der nogensinde er observeret, er meget sandsynligt, at den roterer, siger astronomer. Et internationalt hold ledet af Tsuyoshi Tokuoka fra Waseda University, Japan, opdagede bevægelsen ved hjælp af observationer fra Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i Chile. Resultatet giver afgørende ny indsigt i udviklingen af nydannede galakser og kan give nyttig vejledning til kommende observationer med James Webb Space Telescope (JWST).
Da galakser først begyndte at dannes, var universet i sin "mørke tidsalder" - en periode, hvor stort set alt stof var køligt og gennemsigtigt. Efterhånden som stof kollapsede under tyngdekraften, dannedes galakser, der satte gang i stjernedannelsen i begyndende galaktiske centre og udløste den såkaldte "reioniseringsepoke", der afsluttede den mørke middelalder. Derfra spredte stjernedannelse sig ud i roterende galaktiske skiver, hvor nyere stjerner nu opholder sig.
Astronomer har stadig meget at lære om den fysik, der styrede disse gamle galakser. For at kaste nyt lys over disse spørgsmål, inklusive oprindelsen af den galaktiske rotation, henvendte Tokuoka og kolleger sig til observationer fra ALMA. Dette instrument har revolutioneret observationen af fjerne, stærkt rødforskudte galakser på grund af dets imponerende rumlige og frekvensopløsninger.
I den seneste undersøgelse brugte forskerne ALMA til at studere MACS1149-JD1: en gravitationslinser galakse, der ligger over 10 milliarder lysår væk, hvilket gør den til et af de fjerneste objekter, der nogensinde er bekræftet. Gennem spektroskopi har astronomer opdaget, at JD1 indeholder en befolkning af stjerner, der er omkring 300 millioner år gamle, hvilket placerer dens oprindelse et godt stykke inde i universets mørke tidsalder – kun 270 millioner år efter Big Bang.
Forskellige rødforskydninger
Holdet undersøgte de karakteristiske bølgelængder, der udsendes af dobbelt ioniseret oxygen (O III) i JD1. Denne gas findes i vid udstrækning i supernova-rester, hvilket gør den til en nøglekomponent i materiale i det interstellare medium. Takket være ALMAs opløsning var holdet i stand til at identificere variationer i rødforskydningen af O III-emissioner i forskellige dele af galaksen. Dette afslørede en gradient i hastigheden af materiale i JD1's interstellare medium – hvor den ene side af galaksen viser en tydeligt anderledes rødforskydning.
Denne observation opfyldte næsten alle kriterier, der skal opfyldes for at bekræfte, at en galakse roterer, hvilket gør den til det tidligste eksempel på en roterende skive, der nogensinde er opdaget. Dens rotationshastighed var også langt langsommere, end den findes i andre galakser, inklusive vores egen - hvilket tyder på, at JD1's rotationsbevægelse stadig er i sine tidlige stadier.
Galaxy rotation undersøgelse udelukker modificeret tyngdekraft, eller gør det?
Resultatet, som er beskrevet i The Astrophysical Journal Letters, betyder, at astronomer har en registrering af galaktiske rotationshastigheder, der spænder over 95 % af universets samlede historie, hvilket medlemmer af teamet siger er et vigtigt skridt i forståelsen af, hvordan galaksernes fysiske karakteristika udvikler sig. Tokuoka og kolleger håber nu, at mange tilbageværende spørgsmål snart vil blive besvaret ved hjælp af JWST, som skulle gøre dem i stand til at identificere alderen på specifikke stjernepopulationer inde i galaksen.
