eso1041no — Pressemelding

Galakselys trenger gjennom den kosmiske disen

Fjern galakse setter ny avstandsrekord

20 October 2010

En europeisk forskergruppe har ved hjelp av ESOs Very Large Telescope (VLT) klart å måle avstanden til den fjerneste galaksen man kjenner til. Ved å analysere det uhyre svake lyset har de funnet ut at vi ser galaksen slik den framsto da universet kun var rundt 600 millioner år gammelt (en rødforskyvning på 8,6). Dette er de første bekreftede observasjoner av en galakse, hvis lys får den ugjennomsiktige hydrogendisen som fylte kosmos på dette tidlige stadiet, til å lette. Resultatene publiseres 21. oktober i journalen Nature.

"Ved hjelp av ESOs Very Large Telescope har vi kunnet bekrefte at en galakse som ble oppdaget tidligere med Romteleskopet Hubble, er det fjerneste objekt som noensinne er identifisert i universet [1]," sier hovedforfatteren av forskningsartikkelen, Matt Lehnert (Observatoire de Paris). "VLT og dets SINFONI-spektrograf utgjør til sammen et meget kraftig instrument, og med dette kan vi faktisk måle avstanden til denne svært lyssvake galaksen. På grunn av den enorme avstanden ser vi galaksen slik den så ut da universet var mindre enn 600 millioner år gammelt."

Å studere disse første galaksene er ekstremt vanskelig. Når deres opprinnelig sterke lys endelig kommer fram til Jorda, ser vi galaksene kun som små og svært svake prikker. I tillegg faller dette svake lyset hovedsakelig i den infrarøde delen av lysspekteret, fordi bølgelengdene har blitt strukket av universets utvidelse – en effekt astronomene kaller rødforskyvning. Som om ikke dette er nok, var ikke universet på dette tidlige stadiet, altså mindre enn en milliard år etter Big Bang, helt gjennomsiktig. Det var nemlig fylt med en "dis" av hydrogen, som absorberte det sterke ultrafiolette lyset fra de unge galaksene. Perioden da disen var i ferd med å stråles bort av dette ultrafiolette lyset, er kjent som reionisasjonsæraen [2]. Tross disse vanskelighetene fant Romteleskopet Hubble og dets nye "Wide Field Camera 3" flere interessante objekter i 2009 [3] som ble antatt å være galakser i reionisasjonsæraen. Å bekrefte avstandene til slike svake og fjerne objekter er en enorm oppgave. Det kan kun gjøres nøyaktig ved hjelp av spektroskopi utført med store bakkebaserte teleskoper [4], der man måler rødforskyvningen til lyset fra galaksene.

Matt Lehnert fortsetter: "Etter offentliggjøringen av kandidatgalaksene fra Hubble, gjorde vi noen kjappe beregninger som viste at man med rett utstyr så vidt burde klare å registrere den ekstremt svake gløden fra en av disse fjerne galaksene og måle avstanden. Dette krevde imidlertid den imponerende lyssamlende evnen til VLT, den høye følsomheten til den infrarøde SINFONI-spektrografen, og en svært lang eksponeringstid."

Etter å ha henvendt seg direkte til ESOs administrerende direktør fikk forskergruppen observasjonstid på VLT og observerte en av kandidatgalaksene kalt UDFy-38135539 [5] i 16 timer. Etter to måneder med omhyggelige analyser og testing av resultatene, var teamet sikker på at de hadde registrert den uhyre svake gløden fra hydrogen ved en rødforskyvning på 8,6. Det gjør denne galaksen til det fjerneste objekt som noensinne er studert og bekreftet spektroskopisk. En rødforskyvning på 8,6 tilsvarer å se tilbake til universets barndom, kun 600 millioner år etter Big Bang.

"Å måle rødforskyvningen til den fjerneste galaksen vi kjenner til, er i seg selv veldig spennende. Men de astrofysiske implikasjonene av dette resultatet er enda viktigere," sier medforfatter Nicole Nesvadba (Institut d’Astrophysique Spatiale). "Dette er første gang vi kan være helt sikre på at galaksen vi studerer, er en av de som var med på å fjerne disen som fylte det tidlige univers."

Noe av det mest overraskende med oppdagelsen er at lyset fra UDFy-38135539 ikke ser ut til å være sterkt nok til å alene kunne fjerne hydrogendisen. "Det må ha vært andre galakser, sannsynligvis svakere og mindre massive naboer til UDFy-38135539, som hjalp til med å gjøre området rundt galaksen gjennomskinnelig. Uten denne ekstrahjelpen ville galaksens lys, uansett hvor sterkt det var, blitt fanget i den omliggende hydrogendisen og aldri nådd fram til oss," forklarer medforfatter Mark Swinbank (University of Durham).

Medforfatter Jean-Gabriel Cuby (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille) bemerker: "Forskning på universets tidlige epoke med reionisasjon og galaksedannelse presser dagens teleskoper og instrumenter til det ytterste. Men dette er akkurat den type studier som vil bli dagligdags når ESOs European Extremely Large Telescope – som vil bli verdens største optiske og nær-infrarøde teleskop – settes i drift om noen år."

Fotnoter

[1] En tidligere studie (eso0405) rapporterte om et objekt enda lengre unna (med en rødforskyvning på 10). Videre undersøkelser klarte imidlertid ikke å finne et objekt med tilsvarende lysstyrke på denne posisjonen, og enda nyere observasjoner med Romteleskopet Hubble har ikke kunnet gi noe klart svar. De fleste astronomer i dag tror ikke det opprinnelige funnet har sammenheng med en galakse med en så høy rødforskyvning.

[2] Når temperaturen i universet sank etter Big Bang, omtrent 13,7 milliarder år siden, gikk elektroner og protoner sammen og dannet hydrogengass. Denne kjølige gassen var hovedbestanddelen i universet gjennom den såkalte mørke tidsalderen, da det ikke fantes noen lysende objekter. Denne fasen tok slutt da de første stjernene begynte å skinne og deres intense ultrafiolette stråling sakte men sikkert gjorde hydrogendisen gjennomsiktig igjen ved å dele opp hydrogenatomene i elektroner og protoner. Prosessen kalles reionisasjon. Denne epoken i universets tidlige historie fant sted fra om lag 150 millioner til 800 millioner år etter Big Bang. Å forstå hvordan reionisasjonen skjedde og hvordan de første galaksene ble dannet og utviklet seg er blant de største utfordringene i moderne kosmologi.

[3] Hubble-observasjonene er beskrevet på http://www.spacetelescope.org/news/heic1001/

[4] Astronomer har to hovedmetoder for å finne og måle avstandene til de tidligste og dermed fjerneste galaksene. De kan ta veldig lange eksponeringer ("dype" bilder) gjennom forskjellige fargefiltre og måle lysstyrken til en hel rekke objekter ved forskjellige bølgelengder. Disse kan så sammenlignes med de lysstyrkene og fargene som er ventet for galakser av forskjellige typer ved forskjellige tidsepoker i universets historie. Dette er den eneste måten man har i dag for å oppdage svært lyssvake og fjerne galakser. Det var denne framgangsmåten Hubble-teamet brukte. Metoden er likevel ikke ufeilbarlig. Det som kan virke som en svak, meget fjern galakse kan for eksempel vise seg å være en kjedelig, kald stjerne i vår egen galakse.

Når man har funnet interessante objekter med overnevnte metode, kan mer sikre estimater for avstanden (angitt som graden av rødforskyvning av lyset fra objektet) finnes ved å splitte opp det svake lyset i de ulike fargene det består av og lete etter karakteristiske "fingeravtrykk" fra hydrogen og andre grunnstoffer. Slike spektroskopiske observasjoner er den eneste virkelig nøyaktige metoden astronomene har for å beregne avstanden til fjerne objekter.

[5] Det noe merkelige navnet viser til at objektet ble funnet i søkefeltet til Ultra Deep Field-studien, mens tallene til slutt angir objektets nøyaktige posisjon på himmelen.

Mer informasjon

Denne studien presenteres i en forskningsartikkel i journalen Nature den 21. oktober 2010: Spectroscopic confirmation of a galaxy at redshift z=8.6 av Lehnert et al.

Forskerteamet består av M. D. Lehnert (Observatoire de Paris – Laboratoire GEPI / CNRS-INSU / Université Paris Diderot, Frankrike), N. P. H. Nesvadba (Institut d’Astrophysique Spatiale / CNRS-INSU / Université Paris-Sud, Frankrike), J.-G.Cuby (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille / CNRS-INSU / Université de Provence, Frankrike), A. M. Swinbank (University of Durham, Storbritannia), S. Morris (University of Durham, Storbritannia), B. Clément (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille / CNRS-INSU / Université de Provence, Frankrike), C. J. Evans (UK Astronomy Technology Centre, Edinburgh, Storbritannia), M. N. Bremer (University of Bristol, Storbritannia) og S. Basa (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille / CNRS-INSU / Université de Provence, Frankrike).

ESO, European Southern Observatory, er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 14 land: Belgia, Danmark, England, Finland, Frankrike, Italia, Nederland, Portugal, Spania, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike. ESO har en ambisiøs dagsorden med fokus på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg, der hovedmålet er å gjøre viktige vitenskapelige oppdagelser. ESO har også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning. ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. Ved Paranal har ESO bygget Very Large Telescope, verdens mest avanserte astronomiske observatorium for synlig lys, og VISTA, verdens største kartleggingsteleskop. ESO er den europeiske partner i et revolusjonerende teleskop kalt ALMA, nåtidens største astronomiprosjekt. ESO planlegger for tiden et såkalt ekstremt stort optisk/nær-infrarødt teleskop som har fått betegnelsen E-ELT: European Extremely Large Telescope. Med en speildiameter på 42 meter vil dette bli det største "øye" i verden som skuler opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Andreas O. Jaunsen
Oslo, Norge
Tlf.: +47 99 59 88 00
E-post: ajaunsen (at) astro.uio.no

Jan-Erik Ovaldsen
Oslo, Norge
E-post: j.e.ovaldsen (at) astro.uio.no

Matthew Lehnert
Observatoire de Paris
France
Tlf.: +33 1 45 07 76 11
E-post: matthew.lehnert@obspm.fr

Nicole Nesvadba
Institut d'Astrophysique Spatiale
Tlf.: +33 1 69 15 36 54
Mob.: +33 6 28 28 14 26
E-post: nicole.nesvadba@ias.u-psud.fr

Mark Swinbank
Durham University
United Kingdom
Tlf.: +44 191 334 3786
Mob.: +44 7920 727 126
E-post: a.m.swinbank@durham.ac.uk

Douglas Pierce-Price
ESO Public Information Officer
Garching, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6759
E-post: dpiercep@eso.org

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso1041 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO. Norske kontakter er astronomene Jan-Erik Ovaldsen og Andreas O. Jaunsen. Pressemeldingen er oversatt av JEO.

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso1041no
Type:• X - Galaxies
Facility:Very Large Telescope
Science data:2010Natur.467..940L

Bilder

Galaxies during the era of reionisation in the early Universe (simulation)
Galaxies during the era of reionisation in the early Universe (simulation)
kun på engelsk
Hubble image of the distance-record galaxy UDFy-38135539
Hubble image of the distance-record galaxy UDFy-38135539
kun på engelsk

Videoer

ESOcast 22: The most distant galaxy ever measured
ESOcast 22: The most distant galaxy ever measured
kun på engelsk
Video News Release 31: The most distant galaxy ever measured (eso1041b)
Video News Release 31: The most distant galaxy ever measured (eso1041b)
kun på engelsk
Zooming in on the most distant galaxy ever measured
Zooming in on the most distant galaxy ever measured
kun på engelsk
The era of reionisation (simulation)
The era of reionisation (simulation)
kun på engelsk
The era of reionisation (artist’s impression)
The era of reionisation (artist’s impression)
kun på engelsk
The era of reionisation (artist’s impression)
The era of reionisation (artist’s impression)
kun på engelsk

Se også