Masywne galaktyki we wczesnym Wszechświecie uformowały gwiazdy w znacznie szybszym klipie niż obecnie - tworząc równowartość tysiąca nowych słońc rocznie. Wskaźnik ten osiągnął swój szczyt 3 miliardy lat po Wielkim Wybuchu, a przez 6 miliardów lat galaktyki stworzyły większość swoich gwiazd.
Nowe obserwacje z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a pokazują, że nawet galaktyki karłowate - małe gromady o małej masie kilku miliardów gwiazd - wytwarzały gwiazdy w szybkim tempie, odgrywając większą rolę niż oczekiwano we wczesnej historii Wszechświata.
Dzisiaj mamy tendencję do obserwowania galaktyk karłowatych, które przylegają do większych galaktyk, lub czasami pochłaniają je, zamiast istnieć jako płonące kolekcje samych gwiazd. Ale astronomowie podejrzewali, że karły we wczesnym Wszechświecie mogą szybko obrócić gwiazdy. Problem polega na tym, że większość zdjęć nie jest wystarczająco ostra, aby odsłonić słabe, odległe galaktyki, które musimy obserwować.
„Już podejrzewaliśmy, że galaktyki wybuchające karłem przyczynią się do wczesnej fali formowania się gwiazd, ale po raz pierwszy byliśmy w stanie zmierzyć ich rzeczywisty efekt” - powiedział główny autor Hakim Atek z École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) w komunikacie prasowym. „Wygląda na to, że mieli zaskakująco ważną rolę w epoce, w której Wszechświat uformował większość swoich gwiazd”.
Wcześniejsze badania galaktyk gwiazdowych we wczesnym Wszechświecie były ukierunkowane na masywne galaktyki, pomijając ogromną liczbę galaktyk karłowatych, które istniały w tej erze. Ale bardzo czułe funkcje Wide Field Camera 3 Hubble'a pozwoliły astronomom na obserwowanie galaktyk karłowatych o małej masie w odległym Wszechświecie.
Atek i współpracownicy przyjrzeli się 1000 galaktykom od około trzech miliardów lat do 10 miliardów lat po Wielkim Wybuchu. Przekopali swoje dane w poszukiwaniu linii H-alfa: ciemnoczerwonej widzialnej linii widmowej, która pojawia się, gdy elektron wodoru spada z trzeciego do drugiego najniższego poziomu energii.
W obszarach gwiazdotwórczych otaczający gaz jest stale jonizowany przez promieniowanie z nowo powstałych gwiazd. Po zjonizowaniu gazu jądro i usunięty elektron mogą rekombinować, tworząc nowy atom wodoru z elektronem zwykle o wyższym stanie energetycznym. Ten elektron następnie spadnie kaskadowo z powrotem do stanu podstawowego, co powoduje emisję H-alfa mniej więcej w połowie czasu.
Tak więc linia H-alfa jest skuteczną sondą formowania się gwiazd, a jasność linii H-alfa (która jest znacznie łatwiejsza do wykrycia niż słabe, prawie niewidoczne, kontinuum) jest skuteczną sondą tempa powstawania gwiazd. Z tej pojedynczej linii Attek i współpracownicy odkryli, że szybkość, z jaką gwiazdy zapalają się we wczesnych krasnoludach, jest zaskakująco wysoka.
„Galaktyki te formują gwiazdy tak szybko, że faktycznie mogą podwoić całą masę gwiazd w zaledwie 150 milionów lat - taki wzrost masy gwiazd wymagałby większości normalnych galaktyk 1-3 miliardów lat” - powiedział współautor Jean-Paul Kneib, również z EPFL.
Zespół nie wie jeszcze, dlaczego te małe galaktyki wytwarzają tak ogromną liczbę gwiazd. Ogólnie uważa się, że wybuchy gwiazd następują po chaotycznych wydarzeniach, takich jak fuzje galaktyczne lub wstrząs supernowej. Ale kontynuując badanie tych galaktyk karłowatych, astronomowie mają nadzieję rzucić światło na ewolucję galaktyczną i pomóc w stworzeniu spójnego obrazu wydarzeń we wczesnym Wszechświecie.
Artykuł został opublikowany dzisiaj w Astrophysical Journal i można go obejrzeć tutaj. Najnowszy Hubblecast (poniżej) obejmuje również ten ekscytujący wynik.
