En spektakulär upptäckt har gjorts av forskare med hjälp av James Webb Space Telescope (JWST): en ultramassiv spiralgalax, döpt till Zhúlóng (Torch Dragon), har observerats från en tid då universum bara var drygt en miljard år gammalt. Denna galax är den mest avlägsna kandidat med tydlig spiralstruktur och utpräglad ”bulge + disk” (centrum och skiva) man hittills känner till.
Vad har forskarna upptäckt?
- Zhúlóng finns vid en rödförskjutning z ≈ 5.2, vilket motsvarar ett ljusavstånd på mer än 12 miljarder år.
- Galaxen har en massiv central bulge omgiven av en stor, platt och tydligt spiralformad stjärnskiva. Spiralarmarna sträcker sig över 19 kiloparsec, vilket är ungefär sex gånger större än Vintergatans synliga diameter.
- Kärnan i galaxen är ”röd och quiescent” – det vill säga innehåller gammal stjärnpopulation och lite ny stjärnbildning – medan yttre skivan har aktiv stjärnbildning. Analysen av ljusets fördelning visar på en karakteristisk inifrån-ut-tillväxt.
- Den totala massan av stjärnor i Zhúlóng är extremt hög (ungefär lika stor som Vintergatans), och stjärnbildningen är förvånansvärt låg jämfört med andra massiva galaxer vid samma tid.
- Effektiviteten med vilken galaxen omvandlat baryoner (vanlig materia) till stjärnor är mycket hög, betydligt över vad modeller förutspått för universums barndom.
Varför är detta viktigt?
Upptäckten visar att stora och mogna galaxer kan ha bildats långt tidigare än vad man tidigare trodde. Den höga stjärnmassan, den ”vuxna” strukturen och de utpräglade spiralarmarna utmanar rådande teorier om hur snabbt och på vilket sätt galaxer kan bildas och utvecklas.
Zhúlóng fungerar därmed som en viktig pusselbit för kosmologer som vill förstå hur spiralgalaxer, liknande vår egen Vintergata, uppstår.
Hur säkra är forskarna på upptäckten?
Forskargruppen har noggrant analyserat hela galaxen och dess olika delar med hjälp av avancerade metoder för så kallad SED-fitting, där man tolkar galaxens färger och ljusstyrka vid olika våglängder. De utesluter att detta skulle kunna vara två olika galaxer ”ovanför varandra” på himlen eller en gradvis bildstörning orsakat av förgrundsobjekt. Resultaten är robusta, men för definitiv bekräftelse på avståendet och spiralstrukturen behövs uppföljande spektroskopiska observationer.
FAKTA
Rödförskjutning (z): Mått på hur mycket universum har expanderat sedan ljuset lämnade objektet. Ju större z, desto längre bort (och därmed äldre/vitare objektet).
Kiloparsec (kpc): En astronomisk längdenhet, 1 kpc ≈ 3 260 ljusår.
Spiralgalax: En galax med central ”bulge” och spiralarmar, typisk för bland annat Vintergatan.
Stjärnbildning (SFR): Hur många nya stjärnor som bildas per år i en galax.
Baryoner: Vanlig materia bestående av protoner och neutroner (till skillnad från mörk materia).
JWST: James Webb Space Telescope – rymdteleskopet som öppnade ett nytt fönster mot det tidiga universum.
Referenser
- Xiao, M. Y., Williams, C. C., Oesch, P. A., Elbaz, D., et al. (2025). ”PANORAMIC: Discovery of an ultra-massive grand-design spiral galaxy at z ∼ 5.2.” Astronomy & Astrophysics (accepted).
- Labbé, I., van Dokkum, P., Nelson, E., et al. 2023, Nature, 616, 266
- Wechsler, R. H., & Tinker, J. L. 2018, ARA&A, 56, 435
- Shuntov, M., McCracken, H. J., Gavazzi, R., et al. 2022, A&A, 664, A61
- Naidu, R. P., Oesch, P. A., van Dokkum, P., et al. 2022, ApJ, 940, L14
