eso1228no — Pressemelding

Mørke galakser i det tidlige univers sett for første gang

11 July 2012

For første gang noensinne har astronomer observert mørke galakser. Dette er gassrike galakser praktisk talt uten stjerner. De er i en tidlig fase i galakseutviklingen og er forutsagt av teorier, men ikke observert før nå. Ved hjelp av ESOs Very Large Telescope har et internasjonalt forskerteam oppdaget disse hemmelighetsfulle objektene ved å observere den svake gløden de sender ut som følge av at de bestråles av en lyssterk kvasar.

Mørke galakser er små, gassrike galakser i det tidlige univers og som er svært ineffektive når det gjelder å føde stjerner. De er forutsagt av galaksedannelsesteorier og antas å være byggesteinene til dagens lyssterke, stjernefylte galakser. Astronomene tror de kan ha forsynt store galakser med mye av den gassen som senere dannet stjernene vi ser i dag.

Fordi de i hovedsak er blottet for stjerner, sender de mørke galaksene ut minimalt med lys, noe som selvsagt gjør dem vanskelige å oppdage. I årevis har astronomer jobbet med å utvikle teknikker for å bekrefte eksistensen av disse galaksene. Svake absorbsjonslinjer i lysspektrene til fjerne bakgrunnskilder har tidligere gitt små hint om deres tilstedeværelse. Men det er først i denne nye studien at man har kunnet se slike objekter direkte.

"Vår tilnærming til problemet med å se mørke galakser, var rett og slett å la et sterkt lys skinne på dem," forklarer medforfatteren av forskningsartikkelen, Simon Lilly (ETH Zurich, Sveits). "Vi lette etter det fluorescerende lyset fra gassen i mørke galakser som bestråles av ultrafiolett lys fra en nærliggende og svært kraftig kvasar. Lyset fra kvasaren får de mørke galaksene til å lyse opp, på samme måte som ultrafiolette lamper i en mørk nattklubb får hvite klær til å stråle." [1]

Astronomteamet utnyttet den store lyssamlende evnen og følsomheten til Very Large Telescope (VLT) og en rekke svært lange eksponeringer for å registrere den ekstremt svake fluorescerende gløden fra de mørke galaksene. FORS2-instrumentet ble brukt for å kartlegge himmelområdet rundt den lyssterke kvasaren [2] HE 0109-3518 og lete etter det ultrafiolette lyset som hydrogengass sender ut når den utsettes for sterkt stråling. På grunn av universets utvidelse registrerer astronomene det opprinnelig kortbølgede lyset som synlig lys med en fiolett farge når det endelig når fram til Jorda. [3]

"Etter flere år med forsøk på å registrere fluorescerende lys fra mørke galakser, viser resultatene våre metodens potensial for å oppdage og undersøke disse fascinerende og hittil usynlige objektene," sier hovedforfatteren av artikkelen, Sebastiano Cantalupo (University of California, Santa Cruz).

Teamet fant nesten 100 gassholdige objekter som ligger innenfor noen få millioner lysår fra kvasaren. Første del av analysen innebar å sile ut objekter der det utsendte lyset kunne stamme fra intern stjernedannelse i galaksene snarere enn å være en bieffekt av den sterke strålingen fra kvasaren. Forskerne endte til slutt opp med 12 objekter. Disse er så langt de mest overbevisende identifikasjoner av mørke galakser i det tidlige univers.

Astronomene var også i stand til å bestemme enkelte egenskaper til de mørke galaksene. De beregnet at massen til gassen i dem er omtrent en milliard ganger Solas masse, en typisk verdi for gassrike små galakser i det tidlige univers. De estimerte dessuten at effektiviteten til stjernedannelsen er mer enn 100 ganger lavere enn den er for typiske stjernedannende galakser på samme tidspunkt i den kosmiske historie. [4]

"Observasjonene våre med VLT har gitt oss bevis for eksistensen av kompakte og isolerte mørke skyer. Med denne studien har vi tatt et avgjørende skritt på veien mot å avdekke og forstå de lite kjente tidlige stadiene av galaksedannelse og hvordan galaksene har tilegnet seg gassen sin," avslutter Sebastiano Cantalupo.

MUSE-spektrografen som skal installeres på VLT i 2013, vil for øvrig bli et ekstremt kraftig verktøy for å studere disse objekter.

Fotnoter

[1] Fluorescens er lysutsendelse fra stoffer som bestråles av en (ekstern) lyskilde. I de fleste tilfeller har det utsendte lyset lengre bølgelengde enn lyskilden. For eksempel omformer vanlige lysrør ultrafiolett stråling, som er usynlig for oss, til synlig lys. Fluorescens opptrer naturlig i visse forbindelser som stein og mineraler, men kan også tilføres bevisst; det produseres eksempelvis vaskemidler som inneholder fluorescerende kjemikalier for å få hvite klær til å framstå enda lysere under normalt lys.

[2] Kvasarer er svært lyssterke, fjerne galakser hvis energikilde antas å være supermassive sorte hull i deres sentre. Den enorme energiutsendelsen bidrar til å lyse opp et gigantisk området omkring dem, noe astronomene kan utnytte for å lære mer om epoken da de første stjerner og galakser ble dannet fra den kosmiske urgassen.

[3] Strålingen er kjent som Lyman-alfa-stråling, og produseres når elektroner i hydrogenatomer faller ned fra det nest laveste til det laveste energinivået. Den ligger i den ultrafiolette delen av spekteret. Fordi universet utvider seg, strekkes lysets bølgelengde etter hvert som det farer gjennom verdensrommet. Jo lengre lyset må reise, desto mer strekkes bølgelengden. Den lengste bølgelengden vi mennesker kan se, er rødt, og siden overnevnte prosess bokstavelig talt er en forskyvning av bølgelengden mot den røde enden av lysspekteret, har den fått navnet rødforskyvning. Kvasaren HE 0109-3518 har en rødforskyvning på z=2,4, og det ultrafiolette lyset fra de mørke galaksene er forskjøvet inn i den synlige delen av spekteret. Et smalbåndsfilter ble spesiallaget for å isolere den spesifikke bølgelengden som det utsendte fluorescerende lyset er rødforskjøvet til. Filteret ble sentrert rundt 414,5 nanometer (fargen svarer til en fiolett fargetone) for å fange den rødforskjøvede Lyman-alfa-strålingen, og filterets båndpass var kun 4 nanometer.

[4] Effektiviteten til stjernedannelsen er forholdet mellom massen til nyfødte stjerner og massen til all gassen som er tilgjengelig for å danne stjerner. Forskerne beregnet at objektene i studien vil behøve mer enn 100 milliarder år på å konvertere gassen sin til stjerner. Resultatet er i overensstemmelse med nyere teoretiske beregninger som tyder på at gassrike galaksehaloer som har liten masse og befinner seg ved høy rødforskyvning, har meget lav stjernedannelseseffektivitet som følge av et lavere innhold tyngre grunnstoffer (metaller).

Mer informasjon

Denne studien presenteres i en forskningsartikkel i journalen Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: "Detection of dark galaxies and circum-galactic filaments fluorescently illuminated by a quasar at z=2.4" av Cantalupo et al.

Forskerteamet består av Sebastiano Cantalupo (University of California, Santa Cruz, USA), Simon J. Lilly (ETH Zurich, Sveits) og Martin G. Haehnelt (Kavli Institute for Cosmology, Cambridge, Storbritannia).

I 2012 feirer European Southern Observatory (ESO) 50-årsjubileum. ESO er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 15 land: Belgia, Brasil, Danmark, Finland, Frankrike, Italia, Nederland, Portugal, Spania, Storbritannia, 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 himmelen.

Linker

Kontakter

Jan-Erik Ovaldsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Andreas O. Jaunsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Sebastiano Cantalupo
University of California
Santa Cruz, USA
Tlf.: +1 831 459 5891
E-post: cantal@ucolick.org

Simon J. Lilly
Institute for Astronomy, ETH Zurich
Zurich, Switzerland
Tlf.: +41 44 633 3828
E-post: simon.lilly@phys.ethz.ch

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6655
Mob.: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso1228 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.:eso1228no
Navn:HE 0109-3518
Type:• Early Universe : Galaxy
• Early Universe : Galaxy : Activity : AGN : Quasar
Facility:Very Large Telescope
Science data:2012MNRAS.425.1992C

Bilder

Mørke galakser observert for første gang
Mørke galakser observert for første gang
Mørke galakser observert for første gang (kvasaren innsirklet)
Mørke galakser observert for første gang (kvasaren innsirklet)
Posisjonen til kvasaren HE0109-3518
Posisjonen til kvasaren HE0109-3518
Vidvinkelbilde av himmelen rundt kvasaren HE0109-3518
Vidvinkelbilde av himmelen rundt kvasaren HE0109-3518
Mørke galakser i det tidlige univers (utsnitt)
Mørke galakser i det tidlige univers (utsnitt)

Videoer

Zoom inn på kvasaren HE0109-3518
Zoom inn på kvasaren HE0109-3518

Se også