Komunikat prasowy

ALMA w rekordowym tempie bada wczesne galaktyki

17 kwietnia 2013

Zespół astronomów wykorzystał nowy teleskop ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) do ustalenia położenia ponad 100 najbardziej płodnych galaktyk gwiazdotwórczych we wczesnym Wszechświecie. ALMA ma taką moc, że w ciągu zaledwie kilku godzin instrument wykonał tyle obserwacji galaktyk, ile podobne teleskopy na całym świecie w ciągu ostatniej dekady.

Najbardziej efektywne procesy narodzin gwiazd we wczesnym Wszechświecie następowały w odległych galaktykach zawierających dużo kosmicznego pyłu. Galaktyki te mają kluczowe znaczenie dla naszego zrozumienia powstawania galaktyk i ich ewolucji w trakcie historii Wszechświata, ale przesłania je pył, co utrudnia obserwacje za pomocą teleskopów z zakresu widzialnego. Aby zbadać te obiekty astronomie muszą korzystać z teleskopów, które obserwują na falach dłuższych, około jednego milimetra, tak jak ALMA.

„Astronomowie oczekiwali na takie dane przez ponad dekadę. ALMA jest tak potężnym teleskopem, że zrewolucjonizował sposób w jaki możemy obserwować ten rodzaj galaktyk, mimo że nie był w pełni ukończony w momencie prowadzenia naszych obserwacji” powiedziała Jacqueline Hodge (Max-Planck-Institut für Astronomie, Niemcy), główna autorka artykułu opisującego obserwacje ALMA.

Do tej pory najlepsza mapa tych odległych, zapylonych galaktyk, była wykonana za pomocą użytkowanego przez ESO teleskopu Atacama Pathfinder Experiment (APEX), który zbadał obszar na niebie o rozmiarze mniej więcej tarczy Księżyca w pełni [1] i wykrył 126 tego rodzaju galaktyk. Ale na obrazach z APEX każdy obszar gwiazdotwórczy wygląda jak rozmyta plamka, która może być tak szeroka, że rozciąga się na więcej niż jedną galaktykę widoczną na zdjęciach wykonanych w innych zakresach długości fali. Nie wiedząc dokładnie która z galaktyk przechodzi procesy gwiazdotwórcze, astronomowie napotykali na utrudnienia w badaniach powstawania gwiazd we wczesnym Wszechświecie.

Wskazanie właściwych galaktyk wymaga bardziej ostrych obrazów, a te w z kolei potrzebują większego teleskopu. APEX ma pojedynczą czaszę o średnicy 12 metrów, natomiast teleskopy takie jak ALMA używają wielu podobnych anten rozmieszczonych na sporym obszarze. Sygnały ze wszystkich anten są łączone, a w efekcie uzyskujemy obserwacje takie, jak byłyby dokonane pojedynczym, gigantycznym teleskopem, tak dużym jak cała sieć anten.

Zespół naukowców użył ALMA do dokonania obserwacji galaktyk z mapy APEX, podczas pierwszej fazy obserwacji naukowych, gdy teleskop ciągle jeszcze był w budowie. Używano mniej niż jednej czwartej docelowej ilości 66 anten, rozmieszczonych na odległościach do 125 metrów. Teleskop ALMA potrzebował zaledwie dwóch minut na galaktykę, aby powiązać ją z niewielkich obszarem, 200 razy mniejszych niż plamki na obrazach z teleskopu APEX. Dodatkowo czułość jest trzykrotnie lepsza. ALMA jest znacznie czulszym teleskopem niż inne instrumenty tego rodzaju. W ciągu zaledwie kilku godzin podwoił całkowitą liczbę tego typu obserwacji.

Zespół był w stanie nie tylko jednoznacznie zidentyfikować które galaktyki posiadają obszary aktywnego formowania się gwiazd, bowiem w połowie przypadków okazało się, że po kilka galaktyk gwiazdotwórczych było połączonych w jedną plamkę we wcześniejszych obserwacjach. Ostre oczy ALMA pozwoliły rozróżnić obiekty jako osobne galaktyki.

„Wcześniej myśleliśmy, że najjaśniejsze z tych galaktyk tworzą gwiazdy tysiące razy gwałtowniej niż nasza własna galaktyka, Droga Mleczna. Obrazy z ALMA ukazały wielokrotne, mniejsze galaktyki gwiazdotwórcze o bardziej realnych tempach procesów” powiedział Alexander Karim (Durham University, Wielka Brytania), członek zespołu i główny autor dodatkowego artykułu.

Wyniki z pierwszego statystycznie wiarygodnego katalogu galaktyk gwiazdotwórczych we wczesnym Wszechświecie stanowią solidną podstawę do dalszych badań własności tych obiektów na innych długościach gali, bez ryzyka błędnej interpretacji z powodu nakładania się galaktyk na siebie na zdjęciach.

Pomimo ostrych obrazów i niepobitej czułości ALMA, teleskopy takie jak APEX ciągle mają rolę do odegrania. „APEX może pokryć większy obszar nieba szybciej niż ALMA, jest więc idealnym teleskopem do odkrywania nowych galaktyk. Gdy już wiemy gdzie patrzeć, możemy użyć ALMA do dokładnych badań” podsumował Ian Smail (Durham University, Wielka Brytania), współautor artykułu.

Uwagi

[1] Obserwacje zostały wykonane na obszarze nieba w południowym gwiazdozbiorze Pieca. Obszar ten zwany jest Chandra Deep Field South i był już badany przez wiele teleskopów naziemnych i kosmicznych. Nowe obserwacje z ALMA powiększają bazę głębokich obserwacji tego obszaru w wysokiej rozdzielczości na milimetrową/submilimetrową część widma i uzupełniają poprzednie zestawy danych.

Więcej informacji

Międzynarodowy kompleks astronomiczny ALMA działa w ramach partnerstwa pomiędzy Europą, Ameryką Północną i Azją Wschodnią, we współpracy z Chile. ALMA jest finansowana w Europie przez Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), w Ameryce Północnej przez U.S. National Science Foundation (NSF), we współpracy z National Research Council of Canada (NRC) oraz National Science Council of Tajwan (NSC), a w Azji Wschodniej przez National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan, we współpracy z Academia Sinica (AS) in Taiwan. Konstrukcja i użytkowanie ALMA w imieniu Europy jest kierowane przez ESO, w imieniu Ameryki Północnej przez National Radio Astronomy Observatory (NRAO), zarządzane przez Associated Universities, Inc. (AUI), a w imieniu Azji Wschodniej przez National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Joint ALMA Observatory (JAO) umożliwia wspólne kierowanie i zarządzanie konstrukcją, testowaniem i użytkowaniem ALMA.

Atacama Pathfinder Experiment (APEX) działa w ramach współpracy pomiędzy Max Planck Institut für Radioastronomie (MPIfR) z udziałem 50%, Onsala Space Observatory (OSO) z udziałem 23% and Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) z udziałem 27%.

Wyniki badań zaprezentowano w artykule “An ALMA Survey of Submillimeter Galaxies in the Extended Chandra Deep Field South: Source Catalog and Multiplicity”, J. Hodge et al., który ukaże się w Astrophysical Journal.

Dodatkowy artykuł pt. “An ALMA survey of submillimetre galaxies in the Extended Chandra Deep Field South: High resolution 870 μm source counts”, na temap wielokrotności źródeł (autor: A. Karim et al.) ukaże się w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, wydawanym przez Oxford University Press.

Skład zespołu badawczego: J. A. Hodge (Max-Planck-Institut für Astronomie Heidelberg, Niemcy [MPIA]), A. Karim (Institute for Computational Cosmology, Durham University, Wielka Brytania), 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, Wielka Brytania), A. Weiss (Max–Planck Institut für Radioastronomie, Bonn, Niemcy), D. M. Alexander (Durham), F. Bertoldi (Argelander–Institute of Astronomy, Bonn University, Niemcy), 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, Wielka Brytania; Department of Physics and Atmospheric Science, Dalhousie University, Halifax, Wielka Brytania), K. E. K. Coppin (McGill University, Montreal, Kanada), P. Cox (IRAM, Saint–Martin d’Héres, France), A. L. R. Danielson (Durham), H. Dannerbauer (University of Vienna, Austria), C. De Breuck (ESO), R. Decarli (MPIA), A. C. Edge (Durham), T. R. Greve (University College London, Wielka Brytania), K. K. Knudsen (Department of Earth and Space Sciences, Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Onsala, Szwecja), K. M. Menten (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Niemcy), H.–W. Rix (MPIA), E. Schinnerer (MPIA), J. M. Simpson (Durham), J. L. Wardlow (Department of Physics & Astronomy, University of California, Irvine, USA) oraz P. van der Werf (Leiden Observatory, Holandia).

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Jest wspierane przez 15 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada Bardzo Duży Teleskop (Very Large Telescope), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest europejskim partnerem dla rewolucyjnego teleskopu ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. ESO planuje obecnie 39-metrowy Ogromnie Wielki Teleskop Europejski (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope - E-ELT), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Publikacja naukowa
• Zdjęcia ALMA

Kontakt

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

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

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

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Tel. kom.: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych