Nye undersøgelser har vist, at galakserne, der i det tidlige univers blomstrede med dramatisk, nærmest eksplosiv stjernedannelse, fik afbrudt fødslen af nye stjerner brat, så de i dag ses som tunge – men passive – galakser af aldrende stjerner.

Forklaringen på den pludselige afslutning af stjernedannelse er skabelsen af supertunge sorte huller.

Det er en gruppe astronomer under ledelse af Ryan Hickox fra Dartmouth College i USA og Durham University i England, som har kombineret observationer fra Laboca-kameraet på 12 meter Apex-teleskopet (Atacama Pathfinder Experiment), der drives af ESO, med målinger foretaget med ESO’s Very Large Telescope, Nasas Spitzer Space Telescope og andre for at se på, hvordan fjerne, lysstærke galakser er samlet i grupper eller galaksehobe.

Ved hjælp af Apex-teleskopet har astronomerne fundet den hidtil mest overbevisende forbindelse mellem de kraftigste udbrud af stjernedannelse i det tidlige univers og de tungeste galakser, der findes i dag.

Jo tættere galakserne er samlet, desto tungere er deres haloer af mørkt stof – det usynlige materiale, som udgør langt størstedelen af en galakses masse. De nye resultater er de mest nøjagtige målinger af, hvordan galakser af denne type klumper sig sammen, der nogensinde er lavet.

Intens stjerneaktivitet i det fjerne univers
Galakserne er så fjerne, at deres lys har rejst omkring 10 milliarder år for at nå os, så vi ser dem, som de så ud den gang.
Disse fjerne galakser er kendt som submillimetergalakser. De er meget klare galakser i det fjerne univers med intens stjernedannelse.

På grund af den ekstreme afstand er det infrarøde lys fra støvkorn opvarmet af stjernelys, rødforskudt til længere bølgelængder, og det er derfor bedst at observere de støvede galakser i lys med bølgelængder i submillimeterområdet. I disse glimt fra det tidlige univers er galakserne i gang med den mest intense form for stjernedannelsesaktivitet, vi kender.

Ved at måle, hvor tunge haloerne af mørkt stof omkring galakserne er, og ved at lave computersimuleringer for at studere, hvordan haloer vokser over tid, har astronomerne fundet ud af, at disse fjerne stjernedannende galakser fra det tidlige univers med tiden bliver til gigantiske elliptiske galakser – de tungeste galakser i det nutidige univers.

Kraftig periode med udbrud pludselig stoppet
Desuden tyder de nye observationer på, at de voldsomme udbrud af stjernedannelse i disse fjerne galakser varede i blot 100 millioner år – meget kort tid på kosmologisk tidsskala – men i denne korte tid var de ikke desto mindre i stand til at fordoble mængden af stjerner i galakserne.

Den pludselige afslutning af denne hurtige vækst er en anden del af historien om galakser, som astronomerne endnu ikke har forstået fuldt ud.

Astronomerne ved, at tunge elliptiske galakser ophørte med at producere stjerner temmelig pludseligt for lang tid siden, og at de er nu passive. De spekulerer derfor på, hvad der kunne være kraftfuldt nok til at lukke for en hel galakses stjernedannelse.

Galaktisk selvmord
De nye undersøgelser giver en mulig forklaring: På et tidspunkt i universets historie er de stjernedannende galakser samlet sammen på en måde, der er meget lig den måde, kvasarer er samlet på. Det tyder på, at de findes i de samme haloer af mørkt stof.

Kvasarer er blandt de mest energirige objekter i universet, galaktiske fyrtårn, der udsender intens stråling, drevet af et supertungt sort hul i deres centrum.

Der er mere og mere, der tyder på, at den intense stjernedannelse også driver kvasaren ved at fodre det sorte hul med enorme mængder af materiale. Kvasaren udsender til gengæld kraftige udbrud af energi, der blæser galaksens tilbageværende gas væk – råstoffet til nye stjerner – og det lukker effektivt ned for stjernedannelsen.

Resultaterne præsenteres i en artikel, der offentliggøres torsdag i tidsskriftet Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.