Nuorissa massiivisissa galakseissa on luultua enemmän tähtiä – löytö syventää kosmologista arvoitusta

Kääpiötähdet vaikuttavat galaksin havaittuun kokonaiskirkkauteen vain vähän, mutta niiden yhteenlaskettu massa voi olla huomattava. Jos galaksin massa lasketaan olettaen Linnunradan kaltainen tähtien jakauma, suuri osa tästä niin sanotusta piilomassasta jää huomioimatta.

Kahden vanhimman tutkittavan kohteen tapauksessa mitattu IMF kasvatti arvioitua tähtimassaa peräti kolmesta neljään kertaiseksi. Nämä galaksit tunnistettiin JWST:n löytämien poikkeuksellisen varhaisten, jo kypsien galaksien myöhemmiksi jälkeläisiksi.

Varhaisten galaksien ongelma pahenee

JWST on jo osoittanut, että massiivisia ja kehittyneitä galakseja oli olemassa hyvin varhain. Esimerkiksi GS-9209 on spektroskooppisesti vahvistettu massiiviseksi, tähtienmuodostuksensa lopettaneeksi galaksiksi ajalta, jolloin alkuräjähdyksestä oli kulunut vain noin 1,25 miljardia vuotta.

Näiden galaksien nopea synty on ollut haaste galaksien muodostumista kuvaaville malleille. Jos niiden todellinen tähtimassa onkin aiempia arvioita suurempi, galaksien olisi täytynyt koota vielä enemmän ainetta vielä lyhyemmässä ajassa. Uusi tulos ei siis ratkaise niin sanottua varhaisten galaksien ongelmaa, vaan voimistaa sitä.

Tutkimuksessa tehty yhteys kaikkein varhaisimpiin, noin 500 miljoonan vuoden ikäisen maailmankaikkeuden galakseihin on kuitenkin ekstrapolaatio. Näiden z ≳ 10 -galaksien IMF:ää ei ole vielä mitattu suoraan. Vahvimmat uudet mittaukset koskevat tässä vaiheessa galakseja punasiirtymässä z ≈ 0,7.

Voisiko seurauksena olla myös enemmän planeettoja?

Jos pohjapainotteinen tähtienmuodostus oli yleistä nuoressa maailmankaikkeudessa, silloin syntyi oletettua enemmän pitkäikäisiä pienimassaisia tähtiä. Tällaiset tähdet ovat mahdollisia planeettajärjestelmien isäntiä, joten varhaisina aikoina muodostuneiden planeettajärjestelmien määrä saattaa olla arvioitua suurempi.

Tutkimus ei kuitenkaan mitannut planeettojen yleisyyttä suoraan. Kyse on seurauksesta, joka riippuu siitä, kuinka yleinen havaittu tähtien massajakauma lopulta osoittautuu.

Seuraavaksi tutkijat aikovat soveltaa samaa erittäin syvien ja laajalle aallonpituusalueelle ulottuvien spektrien menetelmää yhä kaukaisempiin galakseihin. Tavoitteena on selvittää, säilyikö pienimassaisten tähtien ylimäärä myös kaikkein varhaisimmissa galakseissa – aina ensimmäisten tähtien syntykauden tuntumassa asti.