Utvalget består av ni massive galakser ved rødforskyvning rundt 0,7. De hadde allerede sluttet å danne stjerner, så observasjonene kunne brukes til å studere den oppsamlede stjernepopulasjonen med uvanlig høy presisjon.

Flere små stjerner betyr mer skjult masse

Galaksenes massefordeling er mer «lavmassestjernetung» enn Melkeveiens. Det vil si at de har relativt mange flere svake stjerner med lav masse enn det man får dersom man antar en Melkeveien-lignende IMF.

Disse stjernene bidrar lite til det totale lyset fra en galakse, men de kan utgjøre en betydelig andel av massen. Masseanslag som bygger på en antatt Melkeveien-IMF, kan derfor undervurdere galaksenes faktiske stjernemasse.

For de to eldste objektene – som regnes som etterkommere av JWSTs uventet modne galakser fra det tidlige universet – øker den beregnede stjernemassen med en faktor på tre til fire når forskerne bruker den målte IMF-en.

Forsterker mysteriet med tidlige galakser

Én av de gamle stjernepopulasjonene ble trolig dannet mindre enn 1,5 milliarder år etter Big Bang. Dersom den samme lavmassestjernetunge massefordelingen også gjaldt da stamgalaksen ble dannet, må den ha samlet enda mer stjernemasse – og gjort det enda raskere – enn tidligere beregninger har antydet.

JWST har allerede identifisert massive, utviklede galakser svært tidlig i kosmisk historie. Blant dem er spektroskopisk bekreftede galakser som hadde sluttet å danne stjerner omtrent 1,25 milliarder år etter Big Bang. Slike funn utfordrer modeller for hvordan galakser dannes og vokser. Hvis galaksene i tillegg er tyngre enn antatt, blir utfordringen større, ikke mindre.

Det er likevel viktig å skille mellom direkte målinger og extrapoleringer. De robuste IMF-målingene i denne studien gjelder galakser ved rødforskyvning rundt 0,7. Koblingen til galakser som kan ha eksistert allerede rundt 500 millioner år etter Big Bang, gjelder de tidligste «umulig tidlige» systemene og er ikke en direkte måling av IMF-en i galakser ved rødforskyvning over 10.

Kan det også bety flere planeter?

Dersom lavmassestjernetung stjernedannelse var vanlig i det unge universet, kan det ha blitt dannet flere langlivede små stjerner enn forskerne hittil har regnet med. Slike stjerner regnes som de viktigste potensielle vertene for planetsystemer. Det kan derfor bety at det ble dannet flere planetsystemer tidlig i universets historie enn tidligere anslått.

Studien måler imidlertid ikke hvor ofte planeter oppstår, så dette er en mulig konsekvens – ikke et direkte resultat.

Neste steg er å bruke samme kombinasjon av dype spektre og bred bølgelengdedekning på galakser med stadig høyere rødforskyvning. Til slutt håper forskerne å undersøke systemer nær tiden da de første stjernene ble dannet. JWST kan da flytte de relevante spektrale tegnene på lavmassestjerner inn i bølgelengdeområder som faktisk kan observeres.

Utvalget består av ni massive galakser ved rødforskyvning rundt 0,7. De hadde allerede sluttet å danne stjerner, så observasjonene kunne brukes til å studere den oppsamlede stjernepopulasjonen med uvanlig høy presisjon.

Flere små stjerner betyr mer skjult masse

Galaksenes massefordeling er mer «lavmassestjernetung» enn Melkeveiens. Det vil si at de har relativt mange flere svake stjerner med lav masse enn det man får dersom man antar en Melkeveien-lignende IMF.

Disse stjernene bidrar lite til det totale lyset fra en galakse, men de kan utgjøre en betydelig andel av massen. Masseanslag som bygger på en antatt Melkeveien-IMF, kan derfor undervurdere galaksenes faktiske stjernemasse.

For de to eldste objektene – som regnes som etterkommere av JWSTs uventet modne galakser fra det tidlige universet – øker den beregnede stjernemassen med en faktor på tre til fire når forskerne bruker den målte IMF-en.

Forsterker mysteriet med tidlige galakser

Én av de gamle stjernepopulasjonene ble trolig dannet mindre enn 1,5 milliarder år etter Big Bang. Dersom den samme lavmassestjernetunge massefordelingen også gjaldt da stamgalaksen ble dannet, må den ha samlet enda mer stjernemasse – og gjort det enda raskere – enn tidligere beregninger har antydet.

JWST har allerede identifisert massive, utviklede galakser svært tidlig i kosmisk historie. Blant dem er spektroskopisk bekreftede galakser som hadde sluttet å danne stjerner omtrent 1,25 milliarder år etter Big Bang. Slike funn utfordrer modeller for hvordan galakser dannes og vokser. Hvis galaksene i tillegg er tyngre enn antatt, blir utfordringen større, ikke mindre.

Det er likevel viktig å skille mellom direkte målinger og extrapoleringer. De robuste IMF-målingene i denne studien gjelder galakser ved rødforskyvning rundt 0,7. Koblingen til galakser som kan ha eksistert allerede rundt 500 millioner år etter Big Bang, gjelder de tidligste «umulig tidlige» systemene og er ikke en direkte måling av IMF-en i galakser ved rødforskyvning over 10.

Kan det også bety flere planeter?

Dersom lavmassestjernetung stjernedannelse var vanlig i det unge universet, kan det ha blitt dannet flere langlivede små stjerner enn forskerne hittil har regnet med. Slike stjerner regnes som de viktigste potensielle vertene for planetsystemer. Det kan derfor bety at det ble dannet flere planetsystemer tidlig i universets historie enn tidligere anslått.

Studien måler imidlertid ikke hvor ofte planeter oppstår, så dette er en mulig konsekvens – ikke et direkte resultat.

Neste steg er å bruke samme kombinasjon av dype spektre og bred bølgelengdedekning på galakser med stadig høyere rødforskyvning. Til slutt håper forskerne å undersøke systemer nær tiden da de første stjernene ble dannet. JWST kan da flytte de relevante spektrale tegnene på lavmassestjerner inn i bølgelengdeområder som faktisk kan observeres.