Astronomen haben zum ersten Mal einen dichten galaktischen Kern entdeckt, der im Licht von Millionen neugeborener Sterne im frühen Universum lodert.
Der Befund gibt Aufschluss darüber, wie sich elliptische Galaxien, die großen, gasarmen Ansammlungen älterer Sterne, möglicherweise zuerst im frühen Universum gebildet haben. Diese Frage ist den Astronomen seit Jahrzehnten entgangen.
Das Forscherteam entdeckte zunächst den kompakten galaktischen Kern mit dem Namen GOODS-N-774 in Bildern des Hubble-Weltraumteleskops. Spätere Beobachtungen vom Spitzer-Weltraumteleskop, dem Herschel-Weltraumobservatorium und dem W.M. Das Keck-Observatorium hat dazu beigetragen, dass dies eine echte wissenschaftliche Erkenntnis ist.
Der Kern entstand vor 11 Milliarden Jahren, als das Universum weniger als 3 Milliarden Jahre alt war. Obwohl nur ein Bruchteil der Größe der Milchstraße, enthielt sie zu diesem Zeitpunkt bereits doppelt so viele Sterne wie unsere eigene Galaxie.
Theoretische Simulationen legen nahe, dass sich riesige elliptische Galaxien von innen nach außen bilden, wobei ein großer Kern die ersten Stadien der Bildung markiert. Die meisten Suchen nach diesen sich bildenden Kernen sind jedoch mit leeren Händen verlaufen, was dies zu einer ersten Beobachtung und einem phänomenalen Fund macht.
"Wir hatten wirklich keinen Bildungsprozess gesehen, der so dichte Dinge hervorbringen könnte", erklärte die Hauptautorin Erica Nelson von der Yale University in einer Pressemitteilung. „Wir vermuten, dass dieser Kernbildungsprozess ein Phänomen ist, das nur im frühen Universum vorkommt, da das frühe Universum insgesamt kompakter war. Heute ist das Universum so diffus, dass es solche Objekte nicht mehr erschaffen kann. “
Neben der Bestimmung der Größe der Galaxie anhand der Hubble-Bilder untersuchte das Team archivierte Ferninfrarotbilder von Spitzer und Herschel, um zu berechnen, wie schnell die kompakte Galaxie Sterne erzeugt. Es scheint 300 Sterne pro Jahr zu produzieren, eine 30-mal höhere Rate als die Milchstraße.
Die rasende Sternentstehung tritt wahrscheinlich auf, weil sich der galaktische Kern tief in einem Gravitationsschacht aus dunkler Materie bildet. Seine ungewöhnlich hohe Masse zieht ständig Gas an, komprimiert es und löst Sternentstehung aus.
Aber diese Sternentstehungsschübe erzeugen Staub, der das sichtbare Licht blockiert. Dies erklärt, warum Astronomen zuvor noch keinen so weit entfernten Kern gesehen haben, da sie in früheren Umfragen möglicherweise leicht übersehen wurden.
Das Team glaubt, dass der Kern kurz nach der frühen Zeit, die wir sehen können, keine Sterne mehr bildet. Es verschmolz dann wahrscheinlich mit anderen kleineren Galaxien, bis es sich in eine viel größere Galaxie verwandelte, ähnlich den massereicheren und ruhigeren elliptischen Galaxien, die wir heute sehen.
"Ich denke, unsere Entdeckung klärt die Frage, ob diese Art des Galaxienbaus tatsächlich stattgefunden hat oder nicht", sagte Co-Autor Pieter van Dokkum von der Yale University. "Die Frage ist jetzt, wie oft ist das passiert?"
Das Team vermutet, dass andere galaktische Kerne reichlich vorhanden sind, aber hinter ihrem eigenen Staub versteckt sind. Zukünftige Infrarot-Teleskope wie das James Webb-Weltraumteleskop sollten in der Lage sein, mehr dieser frühen Objekte zu finden.
Das Papier wurde am 27. August in Nature veröffentlicht und ist online verfügbar.
