Lehdistötiedote

ALMA paikantaa varhaisia galakseja ennätysvauhtia

17. huhtikuuta 2013

Tähtitieteilijäryhmä on käyttänyt uutta ALMA-teleskooppia (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) paikantamaan yli sadan hedelmällisimmän tähtiä muodostavan galaksin sijainnit varhaisessa maailmankaikkeudessa. ALMA on niin tehokas, että vain muutaman tunnin kuluessa se taltioi yhtä monta havaintoa näistä galakseista kuin oli tehty kaikilla samankaltaisilla teleskoopeilla kautta koko maailman yli kymmenen vuoden aikana.

Varhaisen maailmankaikkeuden hedelmällisimmät tähtien syntyryöpyt tapahtuivat kaukaisissa galakseissa, joissa oli paljon kosmista tomua. Nämä galaksit ovat avainasemassa tiedoillemme galaksien muodostumisesta ja kehittymisestä kautta koko maailmankaikkeuden historian, mutta tomu peittää niitä ja tekee ne vaikeiksi tunnistaa näkyvän valon teleskoopeilla. Nähdäkseen ne tähtitieteilijöiden pitää käyttää valon pitempiä, noin millimetrin aallonpituuksia havaitsevia teleskooppeja, kuten ALMA:a.

"Tähtitieteiljät ovat odottaneet tämänkaltaista havaintoaineistoa yli vuosikymmenen ajan. ALMA on niin tehokas, että se on mullistanut tavan, jolla havaitsemme näitä galakseja. Näin siitäkin huolimatta, että teleskooppi ei ollut vielä edes täysin valmis havaintojen teon aikaan," kertoo Jacqueline Hodge (Max-Planck-Institut für Astronomie, Saksa), ALMA-havaintoja esittelevän tutkimusjulkaisun pääkirjoittaja.

Tähän mennessä paras kartta näistä etäisistä, tomuisista galakseista on tehty käyttäen ESO:n hallinnoimaa APEX-teleskooppia (Atacama Pathfinder Experiment telescope). Se kartoitti jokseenkin täydenkuun kokoista taivaan aluetta [1] ja löysi 126 tällaista galaksia. APEX:in kuvissa jokainen tähtien muodostusryöppy näkyy kuitenkin suhteellisen sumeana läiskänä, joka saattaa olla niin suuri, että se peittää enemmän kuin yhden galaksin muilla aallonpituuksilla otetuissa tarkemmissa kuvissa. Tähtitieteilijöiden tutkimuksia varhaisen maailmankaikkeuden tähtienmuodostuksesta hankaloitti, että he eivät tienneet tarkasti mitkä galaksit tuottavat tähtiä.

Oikeiden galaksien paikantaminen vaatii tarkempia havaintoja ja tarkemmat havainnot vaativat suuremman teleskoopin. Siinä missä APEX:issa on yksi 12 metriä halkaisijaltaan oleva lautasantenni, ALMA:n kaltaiset teleskoopit käyttävät useita APEX:in kaltaisia antenneja laajalle alueelle sijoitettuna. Antennien rekisteröimät signaalit yhdistetään ja tulos on kuin yhdeltä koko antennisarjan laajuiselta jättiläisteleskoopilta.

Tutkimusryhmä käytti ALMA:a havaitakseen APEX-kartan galakseja ALMA:n ensimmäisen tiedehavaintovaiheen aikana, kun teleskooppi oli yhä rakenteilla. Käyttäen alle neljännestä lopullisesta 66 antennin kokoelmasta, levitettynä jopa 125 metrin etäisyyksille toisistaan, ALMA tarvitsi vain kaksi minuuttia galaksia kohden paikantaakseen kunkin alueelle, joka oli 200 kertaa pienempi kuin APEX:in laajat läiskät, ja peräti kolminkertaisella herkkyydellä. ALMA on niin paljon herkempi kuin muut samankaltaiset teleskoopit, että vain muutamassa tunnissa se kaksinkertaisti tämänkaltaisten havaintojen lukumäärän kautta aikojen.

Tutkimusryhmä pystyi paitsi yksiselitteisesti identifioimaan missä galakseissa oli aktiivista tähtienmuodostusta, myös lähes puolessa tapauksista he huomasivat, että useampia tähtiä muodostavia galakseja oli aikaisemmissa havainnoissa sulautunyt yhdeksi möykyksi. ALMA:n tarkka näkö salli heidän erottaa erilliset galaksit toisistaan.

"Kuvittelimme aiemmin että kirkkaimmat näistä galakseista muodostavat tähtiä tuhat kertaa tarmokkaammin kuin oma galaksimme, Linnunrata, minkä seurauksena ne olivat räjähtää hajalle. ALMA:n kuvat paljastivat useita, pienempiä galakseja, jotka muodostavat tähtiä jotakuinkin järkevämpää tahtia," kertoo Alexander Karim (Durham University, Iso-Britannia), tutkimusryhmän jäsen ja toisen tutkimuksesta kirjoitetun julkaisun pääkirjoittaja.

Tulokset muodostavat ensimmäisen tilastollisesti luotettavan varhaisen maailmankaikkeuden tomuisten, tähtiä muodostavien galaksien luettelon ja tarjoavat välttämättömän perustan näiden galaksien ominaisuuksien tuleville tutkimuksille eri aallonpituuksilla ilman riskiä galaksien näennäisen toisiinsa sulautumisen aiheuttamasta virhetulkinnasta.

Huolimatta ALMA:n tarkasta katseesta ja vertaansa vailla olevasta herkkyydestä, APEX:in kaltaisilla teleskoopeila on yhä käyttöä. "APEX voi kattaa laajan alueen taivasta nopeammin kuin ALMA ja siten se on ihanteellinen näiden galaksien löytämiseen. Kun tiedämme mistä katsoa, voimme käyttää ALMA:a niiden tarkkaan paikantamiseen," päätti Ian Smail (Durham University, Iso-Britannia), uuden tutkimusjulkaisun kanssakirjoittaja.

Lisähuomiot

[1] Havaintoja tehtiin eteläisen taivaan Sulatusuunin tähdistön (Fornax) alueella sijaitsevalta alueelta, jota kutsutaan Chandran eteläiseksi syväksi kentäksi (Chandra Deep Field South). Sitä on jo tutkittu kattavasti monilla teleskoopeilla sekä maan päällä että avaruudessa. Uudet ALMA-havainnot ulottavat tämän alueen syvät ja suuren tarkkuuden havainnot millimetrien ja alimillimetrialueille spektriä ja täydentävät aikaisempia havaintoja.

Lisätietoa

Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA) on yhteistyöhanke johon osallistuvat Eurooppa, Pohjois-Amerikka ja Itä-Aasia yhteistyössä Chilen kanssa. ALMA:a rahoittavat Euroopassa Euroopan eteläinen observatorio (ESO), Pohjois-Amerikassa Yhdysvaltain kansallinen tiedesäätiö (NSF) yhteistyössä Kanadan kansallisen tutkimusneuvoston (NRC) ja Taiwanin kansallisen tiedeneuvoston (NSC) kanssa, ja Itä-Aasiassa Japanin kansalliset luonnontieteelliset instituutit (NINS) yhteistyössä Taiwanin Academia Sinican (AS) kanssa. ALMA:n rakentamista ja toimintaa ohjaa Euroopan osalta ESO, Pohjois-Amerikan osalta Kansallinen radiotähtitieteen observatorio (NRAO), jota hallinnoi Associated Universities, Inc. (AUI), ja Itä-Aasian osalta Japanin Kansallinen tähtitieteellinen observatorio (NAOJ). Yhteinen ALMA-observatorio (JAO) huolehtii ALMA:n rakentamisen, kokoonpanon ja operaation yhtenäisestä johdosta ja hallinnoinnista.

Atacama Pathfinder Experiment (APEX) on yhteistyöhanke, johon osallistuu Radiotähtitieteen Max Planck -instituutti (MPIfR) 50% osuudella, Onsalan avaruusobservatorio (OSO) 23% osuudella ja Euroopan eteläinen observatorio 27% osuudella.

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa “An ALMA Survey of Submillimeter Galaxies in the Extended Chandra Deep Field South: Source Catalog and Multiplicity”, kirjoittajinaan J. Hodge et al. Tutkimusjulkaisu ilmestyy julkaisusarjassa Astrophysical Journal.

Kohteiden moninkertaisuutta käsittelevä toinen julkaisu, “An ALMA survey of submillimetre galaxies in the Extended Chandra Deep Field South: High resolution 870 μm source counts”, kirjoittajinaan A. Karim et al. ilmestyy Oxford University Pressin julkaisussa Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Tutkimusryhmään kuuluvat J. A. Hodge (Max-Planck-Institut für Astronomie Heidelberg, Saksa [MPIA]), A. Karim (Institute for Computational Cosmology, Durham University, Iso-Britannia), I. Smail (Durham), A. M. Swinbank (Durham), F. Walter (MPIA), A. D. Biggs (ESO), R. J. Ivison (UKATC and Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, Iso-Britannia), A. Weiss (Max–Planck Institut für Radioastronomie, Bonn, Saksa), D. M. Alexander (Durham), F. Bertoldi (Tähtitieteen Argelander–instituutti, Bonnin yliopisto, Saksa), W. N. Brandt (Institute for Gravitation and the Cosmos & Department of Astronomy & Astrophysics, Pennsylvania State University, University Park, USA), S. C. Chapman (Institute of Astronomy, University of Cambridge, Iso-Britannia; Department of Physics and Atmospheric Science, Dalhousie University, Halifax, Iso-Britannia), K. E. K. Coppin (McGill University, Montreal, Kanada), P. Cox (IRAM, Saint–Martin d’Héres, Ranska), A. L. R. Danielson (Durham), H. Dannerbauer (Wienin yliopisto, Itävalta), C. De Breuck (ESO), R. Decarli (MPIA), A. C. Edge (Durham), T. R. Greve (University College London, Iso-Britannia), K. K. Knudsen (Department of Earth and Space Sciences, Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Onsala, Ruotsi), K. M. Menten (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Saksa), H.–W. Rix (MPIA), E. Schinnerer (MPIA), J. M. Simpson (Durham), J. L. Wardlow (Department of Physics & Astronomy, University of California, Irvine, USA) and P. van der Werf (Leiden Observatory, Alankomaat).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 15 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, vallankumouksellisen ALMA-teleskoopin eurooppalainen yhteistyökumppani. Parhaillaan ESO suunnittelee 39-metrin kokoista optisen/lähi-infrapuna-alueen European Extremely Large -teleskooppia (E-ELT) josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu
  
• Valokuvia ALMA:sta

Yhteystiedot

Jacqueline Hodge
Max-Planck-Institut für Astronomie
Heidelberg, Germany
Puh.: +49 6221 528 467
Sähköposti: hodge@mpia.de

Alexander Karim
Institute for Computational Cosmology, Durham University
Durham, United Kingdom
Puh.: +49 228 733658 (Christina Stein-Schmitz)
Sähköposti: alexander.karim@durham.ac.uk

Mark Swinbank
Institute for Computational Cosmology, Durham University
Durham, United Kingdom
Puh.: +44 191 334 3772 (Lindsay Borrero)
Sähköposti: a.m.swinbank@durham.ac.uk

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media