Der gik 600 mill. år før de første stjerner dukkede op i mørket efter Big Bang. Og de senere års fund af meget tidlige galakser har fået astronomer til at lede efter "mørke galakser" uden stjerner - og dem har man nu fundet 12 af!

For første gang nogensinde er mørke galakser blevet observeret. Mørke galakser er en tidlig fase i galaksers udvikling, der er blevet forudsagt teoretisk, men som indtil nu ikke er blevet observeret. Grundlæggende set er disse objekter gasrige galakser uden stjerner. Et internationalt forskerhold har nu registreret disse flygtige objekter ved at se dem gløde oplyst af en kvasar.

Mørke galakser er små gasrige galakser i det tidlige Univers, der ikke er særlig effektive til at danne stjerner. De er blevet forudsagt af teorier for galaksedannelse og menes at være byggeklodserne til nutidens klare, stjernefyldte galakser. Astronomer mener, at de muligvis har forsynet store galakser med meget af den gas, der senere er blevet til de stjerner, som findes i dag.

Fordi de grundlæggende set ikke indeholder stjerner, udsender de mørke galakser ikke meget lys og det gør dem vanskelige at registrere. I årevis har astronomer forsøgt at udvikle nye teknikker til at bekræfte eksistensen af disse galakser. Små absorptions-dyk i baggrunds-lyskilders spektre har tydet på deres eksistens. Med denne nye undersøgelse er sådanne objekter imidlertid blevet set direkte for første gang.

”Vores tilgang til problemet med at registrere en mørk galakse var ganske enkelt at sætte et kraftigt lys på den,” forklarer Simon Lilly (ETH Zürich, Schweiz), medforfatter på den videnskabelige artikel. ”Vi søgte efter den fluorescerende glød fra gassen i mørke galakser, når de oplyses af det ultraviolette lys fra en nærtliggende og meget lysstærk kvasar. Lyset fra kvasaren får de mørke galakser til at lyse op ved en proces, der minder om hvordan hvidt tøj oplyses af ultraviolette lamper på en natklub.”

Holdet udnyttede ESO's VLT (Very Large Telescopes) store følsomhed og en række meget langvarige optagelser til at registrere den ekstremt svage fluorescerende glød fra de mørke galakser. De anvendte FORS2-instrumentet til at kortlægge et område på himlen omkring den lysstærke kvasar HE 0109-3518 på udkig efter den ultraviolette stråling, der udsendes af brintgas, når den udsættes for intens stråling. På grund af Universets udvidelse observeres dette lys faktisk som en violet farve, når det ankommer til VLT.

”Efter flere års forsøg på at registrere fluorescerende stråling fra mørke galakser viser vores resultater potentialet for vores metode til at opdage og undersøge disse fascinerende og hidtil usynlige objekter,” siger Sebastiano Cantalupo (University of California, Santa Cruz), hovedforfatteren på undersøgelsen.

Holdet registrerede næsten 100 gasholdige objekter, der ligger indenfor nogle få millioner lysår fra kvasaren. Efter en omhyggelig analyse designet til at udelukke objekter, hvor strålingen kan være drevet af stjernedannelse i galakserne selv snarere end af lyset fra kvasaren, fik de indsnævret deres eftersøgning til 12 objekter. Disse 12 objekter er de til dato mest overbevisende identifikationer af mørke galakser i Universet.

Astronomerne har også været i stand til at bestemme nogle af egenskaberne for de mørke galakser. De vurderer, at mængden af gas i dem er omkring en milliard gange større end i Solen. Det er typisk for gasrige, lette galakser i det tidlige Univers. De har også fundet ud af, at effektiviteten til at danne nye stjerner ligger lavere med en faktor 100 eller mere set i forhold til typiske stjernedannende galakser på tilsvarende udviklingstrin i den kosmiske historie.

”Vores observationer med VLT har leveret dokumentation for eksistensen af kompakte og isolerede mørke skyer. Med denne undersøgelse har vi taget et afgørende skridt i retning mod at afsløre og forstå de skjulte tidlige stadier af galaksedannelsen og hvordan galakser har fået deres gas,” siger Sebastiano Cantalupo afslutningsvis.

Den integrerede felt-spektrograf MUSE, der bliver taget i brug på VLT i 2013, bliver et ekstremt effektivt værktøj til at studere disse objekter.

Kilde: ESO