Nye målinger fra et internationalt forskerhold viser, at galakser i universets barndom kan være op til tre gange større, end tidligere teleskopdata har vist, fordi en stor del af deres stjernemasse hidtil har gemt sig i støvskyer og svage yderområder.
Opdagelsen kommer fra en analyse af data indsamlet med det danskledede Nordlys-teleskop, placeret højt i Atacama-ørkenen, hvor forskere fra Institut for Astrofysik ved Aarhus Universitet har kombineret infrarøde observationer med nye computermodeller.
Ifølge holdet bag studiet har man hidtil undervurderet galaksernes udstrækning, fordi de yderste dele af galakserne udsender så svagt lys, at det simpelthen er forsvundet i baggrundsstøjen på tidligere billeder.
Skjulte stjerner i støvet
De nye resultater bygger på observationer af 47 galakser, som eksisterede mellem 700 millioner og 1,2 milliarder år efter Big Bang. Ved at bruge en teknik, der filtrerer infrarødt lys gennem flere bølgelængder, har forskerne kunnet spore stjernelys, der ellers blokeres af interstellart støv.
"Vi har fundet stjernepopulationer, som simpelthen ikke var synlige med de instrumenter, vi brugte for blot fem år siden," siger Maria Kjeldsen, seniorforsker ved Institut for Astrofysik ved Aarhus Universitet og hovedforfatter på studiet. "Det betyder, at de galakser, vi troede var små og kompakte, i virkeligheden strækker sig langt længere ud i rummet, end vi kunne se."
I gennemsnit viser de nye data, at galaksernes diameter er undervurderet med mellem 60 og 190 procent. For den mest ekstreme galakse i undersøgelsen, kaldet NGL-4471, betyder det, at dens reelle udstrækning er næsten tre gange så stor som tidligere antaget.
Konsekvenser for teorier om galaksedannelse
Opdagelsen udfordrer flere eksisterende modeller for, hvordan galakser voksede sig store i universets tidlige faser. Hvis galakserne allerede dengang var langt mere udstrakte, må processerne bag stjernedannelse og gasindsamling have været mere effektive end hidtil antaget.
"Det her tvinger os til at genoverveje, hvor hurtigt materiale kunne samle sig i de tidlige galakser," siger Anders Brovst, professor i kosmologi ved Københavns Universitet, som ikke selv har deltaget i studiet. "Hvis strukturerne var større og mere spredte, må der have været mekanismer, der transporterede gas og støv over større afstande, end vores nuværende simuleringer forudsiger."
Fundet har også vakt opsigt uden for forskerkredse. Peter Lindgaard, gymnasielærer i fysik fra Odense, som fulgte offentliggørelsen af resultaterne via et onlineseminar arrangeret af universitetet, kalder opdagelsen tankevækkende.
"Det er fascinerende at tænke på, at noget af det, vi troede, vi vidste om universets tidligste galakser, viser sig at være ufuldstændigt, fordi lyset simpelthen har gemt sig for os," siger han.
Videre undersøgelser på vej
Forskerholdet planlægger nu at udvide undersøgelsen til yderligere 200 galakser i samme tidsperiode ved hjælp af en ny generation af infrarøde detektorer, som ventes installeret på Nordlys-teleskopet i løbet af foråret 2027. Målet er at afklare, om de skjulte stjernepopulationer er et generelt træk ved tidlige galakser, eller om de blot findes i særligt støvrige systemer.