eso1143no — Pressemelding

VLT-observasjoner av gammaglimt avdekker overraskende ingredienser i tidlige galakser

2 November 2011

Et internasjonalt astronomteam har utnyttet det korte, men intense lyset fra et fjernt gammaglimt for å studere sammensetningen til svært fjerne galakser. De nye observasjonene, utført med ESOs Very Large Telescope, har avslørt to galakser i det unge univers med større andel tyngre grunnstoffer enn Sola. De to galaksene kan være i ferd med å smelte sammen. Slike hendelser i det tidlige univers vil sette i gang intens stjernedannelse og kan også være det som utløser gammaglimt.

Gammaglimt er de mest lyssterke eksplosjoner i universet [1]. De oppdages først av observatorier i bane rundt Jorda, siden disse kan registrere det korte, innledende utbruddet av gammastråling. Etter at gammaglimtenes posisjoner er bestemt, studeres de umiddelbart med store bakkebaserte teleskoper, som registrerer den synlige og infrarøde ettergløden som glimtet sender ut de påfølgende timer og dager. Et slik gammaglimt, kalt  GRB 090323 [2], ble først funnet med NASAs Fermi Gamma-ray Space Telescope og like etter fanget opp av røntgendetektoren på NASAs Swift-satellitt og av GROND-systemet på MPG/ESOs 2,2-metersteleskop i Chile (eso1049). Bare en dag etter eksplosjonen ble gammaglimtet observert i detalj med ESOs Very Large Telescope (VLT).

VLT-observasjonene viste at det sterke lyset fra gammaglimtet hadde passert gjennom sin egen vertsgalakse og dessuten en annen galakse i nærheten. Galaksene sees slik de var for rundt 12 milliarder år siden [3]. Det er svært sjelden at slike fjerne galakser gjennomstråles av gammaglimt som vi kan observere her på Jorda.

"Da vi observerte lyset fra dette gammaglimtet visste vi ikke hva vi ville finne. Det var overraskende å oppdage at den kalde gassen i disse to galaksene i det tidlige univers hadde en så spesiell kjemisk sammensetning," forteller hovedforfatteren av forskningsartikkelen, Sandra Savaglio (Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Tyskland). "Disse galaksene har større andel tyngre grunnstoffer enn det man noensinne har sett i en galakse så tidlig i universets utvikling. Vi forventet ikke at universet på dette tidlige stadiet ville være så modent og 'velutviklet' kjemisk sett."

Da lyset fra gammaglimtet passerte gjennom galaksene, fungerte gassen der som et filter som absorberte lyset på visse bølgelengder. Uten gammaglimtet ville disse lyssvake galaksene vært usynlige. Gjennom grundige analyser av de karakteristiske "fingeravtrykkene" til ulike kjemiske elementer kunne astronomene bestemme sammensetningen til gassen i disse svært fjerne galaksene. Ikke minst var de interessert i hvor mye tyngre grunnstoffer de inneholdt.

Generelt forventer man at galakser i det unge univers inneholder en lavere andel tyngre grunnstoffer enn galakser i vår tidsperiode (slik som f.eks. Melkeveien). Tyngre grunnstoffer produseres i stjernenes indre og beriker gassen i galaksene etter hvert som stjerner fødes og dør [4]. Astronomene kan bruke denne kjemiske berikelsen som et mål på hvor langt i sin utvikling en gitt galakse er kommet. De nye observasjonene har overraskende vist at enkelte galakser inneholdt store mengder tyngre grunnstoffer mindre enn to milliarder år etter Big Bang. Inntil nylig var et slikt scenario utenkelig.

For å berike den kalde gassen så mye og så raskt, må de to nyoppdagede galaksene danne nye stjerner i et forrykende tempo. Siden galaksene ligger så nær hverandre, kan det hende de er i ferd med å smelte sammen, noe som også vil sette i gang stjernedannelse idet gasskyene i galaksene kolliderer. De nye resultatene støtter også teorien om at gammaglimt kan være knyttet til storproduksjon av massive stjerner.

Den intense stjernedannelsen i galakser som dette kan ha stoppet opp tidlig i universets historie. I dag, tolv milliarder år senere, vil levningene etter slike galakser inneholde store mengder stjernerester som svarte hull og kalde dvergstjerner. De kan sees på som "døde galakser", bare skygger av hvordan de framstod i sin heftige ungdom. Å finne slike lyssvake "galakselik" i dag vil være en stor utfordring.

"Vi var heldige som kunne observere GRB 090323 mens det fortsatt var tilstrekkelig lyssterkt. Dermed kunne vi gjøre særdeles detaljerte observasjoner med VLT. Gammaglimt holder seg lyssterke kun i et kort tidsrom, noe som gjør det enda vanskeligere å skaffe gode data. Vi håper å kunne observere disse galaksene på nytt i framtiden, når vi har mye mer sensitive instrumenter. De er perfekte mål for det kommende kjempeteleskopet E-ELT," avslutter Savaglio.

De norske ESO-kontaktene Jan-Erik Ovaldsen og Andreas O. Jaunsen har i sin tidligere forskning jobbet med gammaglimt og deres vertsgalakser.

Fotnoter

[1] Gammaglimt (gamma-ray burst [GRB] på engelsk) som varer lenger enn to sekunder, kalles lange gammaglimt, mens de med kortere varighet defineres som korte. Lange gammaglimt, som det i den nye studien, er knyttet til massive, unge stjerner som eksploderer som supernovaer i galakser med intens stjernedannelse. Korte gammaglimt vet man mindre om, men de antas å stamme fra sammensmeltningen av to kompakte objekter, slik som nøytronstjerner.

[2] Navnet henviser til datoen gammaglimtet ble oppdaget, i dette tilfellet 23. mars 2009.

[3] Galaksenes rødforskyvning er 3,57, noe som betyr at vi ser dem slik de framstod bare 1,8 milliarder år etter Big Bang.

[4] Materialet produsert i Big Bang, 13,7 milliarder år siden, bestod nesten utelukkende av hydrogen og helium. De fleste tyngre grunnstoffer, som oksygen, nitrogen og karbon, er skapt senere gjennom fusjonsprosesser i stjernenes indre. Når stjerner dør, føres de "nyproduserte" grunnstoffene tilbake til gassen i galaksene. For de fleste galakser forventer man derfor at andelen tyngre grunnstoffer gradvis vil øke etter hvert som universet blir eldre.

Mer informasjon

Denne studien presenteres i en forskningsartikkel i journalen Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: "Super-solar Metal Abundances in Two Galaxies at z~3.57 revealed by the GRB 090323 Afterglow Spectrum".

Forskerteamet består av S. Savaglio (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching bei München, Tyskland [MPE]), A. Rau (MPE), J. Greiner (MPE), T. Krühler (MPE; Technische Universität München, Garching, Tyskland [TUM]), S. McBreen (University College Dublin, Irland; MPE), D. H. Hartmann (Clemson University, Clemson, USA), A. C. Updike (Clemson), R. Filgas (MPE), S. Klose (Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Tyskland), P. Afonso (MPE), C. Clemens (MPE), A. Küpcü Yoldas (ESO, Garching, Tyskland), F. Olivares E. (MPE), V. Sudilovsky (MPE; TUM) og G. Szokoly (Eötvös University, Budapest, Ungarn).

ESO, European Southern Observatory, er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 15 land: Belgia, Brasil, Danmark, England, Finland, Frankrike, Italia, Nederland, Portugal, Spania, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike. ESOs ambisiøse virksomhet fokuserer på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg for å muliggjøre banebrytende vitenskapelige oppdagelser. ESO spiller 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 driver ESO Very Large Telescope, verdens mest avanserte astronomiske observatorium for synlig lys, og to såkalte kartleggingsteleskop. VISTA observerer i infrarødt og er verdens største kartleggingsteleskop, mens VLT Survey Telescope er det største teleskopet som er designet utelukkende for himmelkartlegginger i synlig lys. ESO er den europeiske partner i et revolusjonerende teleskop kalt ALMA, nåtidens største astronomiprosjekt. ESO planlegger for tiden et ekstremt stort optisk/nær-infrarødt teleskop som har fått betegnelsen E-ELT: European Extremely Large Telescope. Med en speildiameter på rundt 40 meter vil dette bli det største "øye" i verden som skuler opp på himmele

Linker

Kontakter

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

Andreas O. Jaunsen
Oslo, Norge
Mob.: +47 99 59 88 00
E-post: ajaunsen@gmail.com

Sandra Savaglio
Astronomer, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 30000 3358
Mob.: +49 151 5194 4223
E-post: savaglio@mpe.mpg.de

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Mob.: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso1143 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 Jan-Erik Ovaldsen og Andreas O. Jaunsen. Pressemeldingen er oversatt av JEO.
Bookmark and Share

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso1143no
Navn:Gamma-ray burst
Type:• Early Universe : Cosmology : Phenomenon : Gamma Ray Burst
Facility:Very Large Telescope
Science data:2012MNRAS.420..627S

Bilder

Artist’s impression of a gamma-ray burst shining through two young galaxies in the early Universe
Artist’s impression of a gamma-ray burst shining through two young galaxies in the early Universe
kun på engelsk
Artist’s impression of a gamma-ray burst shining through two young galaxies in the early Universe
Artist’s impression of a gamma-ray burst shining through two young galaxies in the early Universe
kun på engelsk

Se også