Astronomer har upptäckt att några av de största galaxerna i det tidiga universum i hemlighet hamstrade en massa små stjärnor, vilket gör dem potentiellt fyra gånger så massiva som vi tidigare trott. Det är som att få reda på att din grannes anspråkslösa radhus har en hemlig underjordisk herrgård.

Det internationella teamet, inklusive forskare från Penn State, publicerade sina rön i Nature Astronomy, vilket ger ännu en huvudvärk för forskare som försöker lista ut hur de första galaxerna bildades och utvecklades.

Med hjälp av NASA:s James Webb-teleskop (JWST) tittade forskarna på nio massiva, mogna galaxer som slutade skapa nya stjärnor för miljarder år sedan. De kombinerade JWST:s observationer av det avlägsna universum med tidigare markbaserade data från Very Large Telescope – för varför använda ett kraftfullt teleskop när man kan använda två?

För första gången kunde de på ett tillförlitligt sätt uppskatta de relativa antalen små, svaga stjärnor och större, ljusare stjärnor i galaxer på sådana häpnadsväckande avstånd.

”Dessa galaxer är annorlunda”, säger Joel Leja, docent i astronomi och astrofysik vid Penn State och medförfattare till artikeln. ”De är annorlunda på ett sätt som är riktigt utmanande att förstå, eftersom de är mer massiva än vi förväntat oss – typ mycket mer massiva, de har tre eller fyra gånger mer massa än vi förväntat oss.” Med andra ord, universum fortsätter att överraska oss, och inte alltid på ett bra sätt.

Astronomerna delade upp varje galaxs ljus i ett spektrum och letade efter små variationer i färg som avslöjar vilka typer av stjärnor som finns närvarande. Haken: stora, ljusa stjärnor stjäl rampljuset, medan mindre stjärnor är blyga och svåra att upptäcka. Penn State-forskare gav expertis och vägledning för att modellera ljuset från dessa galaxsystem.

”Om en galax vore en stad, skulle de ljusaste stjärnorna vara skyskraporna som omedelbart fångar ditt öga på avstånd”, säger huvudförfattaren Chloe Cheng, nyligen doktorsexamen från Leiden University. ”Våra modeller visar att en mycket mer talrik population av lågmassestjärnor är dolda av dessa sällsynta, ljusa stjärnor, som hus gömda mellan skyskrapor. Som ett resultat visar sig denna galax vara mycket mer massiv än tidigare uppskattningar antydde.” Så i princip är universum fullt av kosmiska förorter.

Traditionellt antog astronomer att stjärnor bildades i ungefär liknande proportioner genom hela universum, men dessa rön utmanar det långvariga antagandet. De mest massiva galaxerna i det tidiga universum verkar vara fyllda med fler lågmassestjärnor än mindre galaxer som vår Vintergata.

En galax utmärkte sig, enligt medförfattaren Martje Slob, doktorand vid Leiden University. Den bildades troligen mindre än en och en halv miljard år efter Big Bang och kan vara upp till fyra gånger mer massiv än tidigare beräknat.

”Fram till nyligen var mätningar som dessa helt enkelt omöjliga”, sa Slob. ”Vi behövde inte bara ett teleskop som kunde förstora mycket avlägsna galaxer, utan också spektra av exceptionell kvalitet och nya analystekniker för att på ett tillförlitligt sätt upptäcka de subtila signaturerna från svaga, lågmassestjärnor gömda inom dessa kosmiska titaner.” För tydligen älskar universums största galaxer att leka kurragömma.

Dessa rön har stora konsekvenser för att förstå hur galaxer utvecklades i det unga universum. Sedan JWST började observera har astronomer upprepade gånger hittat oväntat massiva och mogna galaxer som existerade strax efter Big Bang, vilket sätter press på befintliga modeller för galaxbildning.

”Denna upptäckt har avgörande konsekvenser för vår förståelse av det tidiga universum”, säger Leja, som också är knuten till Penn State Institute for Computational and Data Sciences. ”Sedan JWST:s lansering har astronomer hittat förvånansvärt massiva och mogna galaxer som redan existerade kort efter Big Bang. Dessa mycket tidiga galaxer tros utvecklas till den typ av galaxer som studeras i detta arbete.”