Lehdistötiedote

Loistava maailmankaikkeus

MUSE-spektrograafi paljasti, että lähes koko varhaisen maailmankaikkeuden taivas hohti Lyman-alfa -säteilyä

1. lokakuuta 2018

ESO:n VLT-teleskoopin MUSE-spektrograafilla tehdyt syvälliset havainnot ovat paljastaneet etäisiä galakseja ympäröiviä laajoja kosmisia atomaarisen vedyn varantoja. MUSE:n äärimmäisen herkkyyden ansiosta oli mahdollista tehdä suoria havaintoja varhaisen maailmankaikkeuden himmeistä Lyman-alfa -säteilyä hohtavista vetypilvistä — paljastaen, että lähes koko taivas säteilee näkymätöntä säteilyä.

Kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä löysi Lyman-alfa -säteilyn odottamattoman runsauden Hubblen syvän kuvan alueelta (Hubble Ultra Deep Field, HUDF) käyttäen ESO:n VLT-teleskoopin (Very Large Telescope) MUSE-havaintolaitetta. Havaittu säteily kattaa lähes koko näkökentän. Tästä tutkimusryhmä päätteli, että lähes koko taivas hohtaa näkymätöntä Lyman-alfa -säteilyä varhaisesta maailmankaikkeudesta [1].

Tähtitieteilijät ovat jo kauan tottuneet siihen, että taivas näyttää hurjan erilaiselta erilaisilla aallonpituuksilla, mutta havaitun Lyman-alfa -säteilyn laajuus oli silti yllätys. "Oli todella silmiä avaava yllätys todeta, että koko taivas hohtaa näkyvän valon aallonpituuksilla, kun havaitaan etäisten vetypilvien Lyman-alfa -säteilyä," selittää Kasper Borello Schmidt, tämän tuloksen takana olevan tähtitieteilijäryhmän jäsen.

"Tämä on merkittävä löytö!" lisää ryhmän jäsen Themiya Nanayakkara. "Ensi kerralla, kun katsot kuutonta yötaivasta ja näet tähtiä, kuvittele näkymätön vedyn hohde: maailmankaikkeuden ensimmäinen rakennusosanen, joka valaisee koko yötaivasta."

Ryhmän havaitsema HUDF-alue on muutoin merkityksetön alue Sulatusuunin tähdistössä (Fornax). NASA:n ja ESA:n Hubble-avaruusteleskooppi teki siitä kuuluisan kartoituksen vuonna 2004, kun Hubble käytti yli 270 tuntia kallisarvoista havaintoaikaa katsoessaan syvemmälle kuin koskaan aikaisemmin tätä taivaan aluetta.

HUDF-havainnot paljastivat tuhansia galakseja kautta koko pimeältä taivaalta vaikuttaneen alueen tuottaen siten pienuuttamme korostavan kuvan maailmankaikkeuden mittasuhteista. MUSE:n ylittämättömien ominaisuuksien ansiosta olemme nyt voineet kurkistaa vieläkin syvemmälle. Lyman-alfa -säteilyn havaitseminen HUDF-alueelta on ensimmäinen kerta, kun tähtitieteilijät ovat voineet nähdä tätä varhaisimpien galaksien kaasuvaippojen himmeää säteilyä. Tämä komposiittikuva esittää Lyman-alfa -säteilyn sinisenä ikonisen HUDF-kuvan päällä.

Näiden tuoreimpien havaintojen takana oleva havaintolaite MUSE on huippuluokan yhtenäiskenttäspektrograafi, joka on asennettu ESO:n Paranalin observatorion VLT-teleskoopin yksikköteleskooppi 4:ään [2]. Kun MUSE havaitsee taivasta, se näkee ilmaisimensa jokaiseen pikseliin saapuvan valon aallonpituuksien jakauman. Tähtitieteellisistä kohteista tulevan valon koko spektriä katsomalla me saamme syvällistä tietoa maailmankaikkeuden astrofysikaalisista prosesseista [3].

"Näiden MUSE-havaintojen avulla me saamme kokonaan uuden kuvan diffuusin valon 'koteloista', jotka ympäröivät varhaisen maailmankaikkeuden galakseja," kommentoi Philipp Richter, yksi tutkimusryhmän jäsen.

Nämä havainnot tehnyt kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä tunnisti alustavasti, mikä saa nämä etäiset vetypilvet säteilemään Lyman-alfa -säteilyä, mutta tarkka syy on yhä arvoitus. Koska tämän himmeän kaikkialla läsnä olevan hohteen ajatellaan kuitenkin olevan kaikkialla yötaivaalla läsnä olevaa, tulevan tutkimuksen odotetaan tuovan valoa sen alkuperään.

"Tulevaisuudessa meillä on tarkoitus tehdä vieläkin tarkempia mittauksia," päättää Lutz Wisotzki, tutkimusryhmän johtaja. "Me haluamme selvittää yksityiskohtia siitä kuinka nämä valtavat kosmiset atomaarisen vedyn varannot ovat jakautuneet avaruudessa."

Lisähuomiot

[1] Valo kulkee hämmästyttävän nopeasti, mutta kuitenkin rajallisella nopeudella, mikä tarkoittaa sitä, että erittäin kaukaisista galakseista tulevan valon saapuminen Maapallolle kesti hyvin kauan, mikä tarjoaa meille ikkunan menneisyyteen, jolloin maailmankaikkeus oli paljon nuorempi.

[2] VLT:n yksikköteleskooppi 4, Yepun, käsittää joukon poikkeuksellisia tieteellisiä havaintolaitteita ja teknologisesti kehittyneitä järjestelmiä, mukaanlukien adaptiivisen optiikan järjestelmä AOF, joka palkittiin hiljattain American Optical Societyn vuoden 2018 Paul F. Forman Team Engineering Excellence -palkinnolla.

[3] MUSE:n havaitsema Lyman-alfa -säteily sai alkunsa vetyatomien elektronien siirtymillä, jotka säteilevät noin 122 nanometrin aallonpituuden valoa. Tällainen säteily absorboituu täydellisesti Maapallon ilmakehässä. Vain äärimmäisen kaukaisten galaksien punasiirtyneelläLyman-alfa -säteilyllä on riittävän pitkä aallonpituus, jotta se pääsee kulkemaan Maapallon ilmakehän läpi häiriöttä ja tulemaan havaituksi ESO:n maan pinnalta havaintoja tekevillä teleskoopeilla.

Lisätietoa

Tätä tutkimusta on esitelty tutkimusjulkaisussa "Nearly 100% of the sky is covered by Lyman-α emission around high redshift galaxies", joka julkaistiin tänään julkaisusarjassa Nature.

Tutkimusryhmään kuuluvat Lutz Wisotzki (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Saksa), Roland Bacon (CRAL - CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon, Université de Lyon, Ranska), Jarle Brinchmann (Universiteit Leiden, Alankomaat; Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Portugali), Sebastiano Cantalupo (ETH Zürich, Sveitsi), Philipp Richter (Universität Potsdam, Saksa), Joop Schaye (Universiteit Leiden, Alankomaat), Kasper B. Schmidt (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Saksa), Tanya Urrutia (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Saksa), Peter M. Weilbacher (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Saksa), Mohammad Akhlaghi (CRAL - CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon, Université de Lyon, Ranska), Nicolas Bouché (Université de Toulouse, Ranska), Thierry Contini (Université de Toulouse, Ranska), Bruno Guiderdoni (CRAL - CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon, L’Université de Lyon, Ranska), Edmund C. Herenz (Tukholman yliopisto, Ruotsi), Hanae Inami (L’Université de Lyon, Ranska), Josephine Kerutt (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Saksa), Floriane Leclercq (CRAL - CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon,L’Université de Lyon, Ranska), Raffaella A. Marino (ETH Zürich, Sveitsi), Michael Maseda (Universiteit Leiden, Alankomaat), Ana Monreal-Ibero (Instituto Astrofísica de Canarias, Espanja; Universidad de La Laguna, Espanja), Themiya Nanayakkara (Universiteit Leiden, Alankomaat), Johan Richard (CRAL - CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon,L’Université de Lyon, Ranska), Rikke Saust (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Saksa), Matthias Steinmetz (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Saksa), ja Martin Wendt (Universität Potsdam, Saksa).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja ylivoimaisesti maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Espanja, Irlanti, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta, joiden lisäksi Chile toimii laitteistojen sijoitusmaana ja Australia strategisena kumppanina. 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 VLT-teleskooppi (Very Large Telescope) ja siihen liittyvä, maailmanlaajuisesti johtava VLTI-interferometri, sekä kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja VST-teleskooppi näkyvän valon aallonpituuksilla. ESO on myös merkittävä kumppani kahdessa Chajnantorin laitteistossa, APEX-teleskoopissa ja ALMA-teleskoopissa, joka on maailman suurin tähtitieteellinen projekti. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista ELT-teleskooppia (Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Valokuvia MUSE:sta
  
• Valokuvia VLT:stä

Yhteystiedot

Lutz Wisotzki
Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam
Potsdam, Germany
Puh.: +49 331 7499 532
Sähköposti: lwisotzki@aip.de

Roland Bacon
MUSE Principal Investigator / Lyon Centre for Astrophysics Research (CRAL)
Lyon, France
Matkapuhelin: +33 6 08 09 14 27
Sähköposti: rmb@obs.univ-lyon1.fr

Calum Turner
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: pio@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