Pressmeddelande

De stora galaxernas vilda ungdomsår

Svarta hål satte stopp för häftig stjärnbildning

25 januari 2012

Astronomer har hittat det hittills starkaste beviset för hur dagens tyngsta galaxer kom till. Observationer med teleskopet APEX i Chile tyder på att galaxerna härstammar från häftiga utbrott av stjärnbildning som setts i det unga universum. När universum var ungt blomstrade galaxerna och bildade otaliga stjärnor. Sedan avtog stjärnbildningstakten och galaxerna blev till de massiva, passiva samlingarna av åldrade stjärnor som nu befolkar vår närhet i universum. Forskarna misstänker att det var de första supertunga svarta hålen som till slut hejdade galaxernas ivriga stjärnbildning.

Astronomerna gjorde observationer med instrumentet LABOCA på teleskopet APEX[1] (Atacama Pathfinder EXperiment), ett 12 meters teleskop som drivs av ESO. För att studera hur ljusstarka avlägsna galaxer samlas tillsammans i grupper eller hopar kombinerade de mätningarna med andra gjorda på ESO:s jätteteleskop VLT, NASA:s rymdteleskop Spitzer, samt andra teleskop.

Ju tätare ihop galaxerna ligger i rymden, desto större är mängden mörk materia som väntas samla sig omkring dem. Den osynliga mörka materian utgör även den största delen av galaxernas totala massa. De nya mätningarna är de mest noggranna hittills av hur galaxer av den här typen grupperar sig i rymden.

Galaxerna är så avlägsna att det har tagit ljuset från dem ungefär 10 miljarder år att nå oss, vilket betyder att vi ser dem som de såg ut 10 miljarder år sedan [2]. Sådana ögonblicksbilder från det unga universum visar att dessa galaxer bildar stjärnor i extremt hög takt.

Forskarna uppskattade hur mycket mörk materia som ligger samlad runt galaxerna. De använde sedan datorsimuleringar för att studera hur mängden mörk materia skulle växa över tiden. De fann att dessa avlägsna stjärnfabriker i det tidiga universum så småningom omvandlades till gigantiska, elliptiska galaxer - de tyngsta galaxerna i vår närhet.

Ryan Hickox (Dartmouth College, USA och Durhamuniversitetet, Storbritannien) har lett studien.

- Det här är den första gången då vi har kunnat påvisa det här tydliga sambandet mellan de mest energiska stjärnfabrikerna i det tidiga universum och dagens tyngsta galaxer, förklarar han.

De nya observationerna antyder dessutom att den ivriga stjärnbildningen i dessa avlägsna galaxer pågår i blott 100 miljoner år. Det är kosmiskt sett en mycket kort tid, och i snitt fördubblas antalet stjärnor i varje galax. Men det plötsliga slutet på den snabba tillväxtfasen är en del av galaxernas historia som astronomerna ännu inte helt förstår.

- Vi vet att massiva elliptiska galaxer slutade tillverka stjärnor ganska abrupt för länge sedan, och att de nu är passiva. Forskare frågar sig vad som möjligen kunde vara tillräckligt kraftfullt för att kunna stänga av en galax stjärnfabrik, säger Julie Wardlow (University of California i Irvine, USA och Durhamuniversitetet, Storbritannien), medlem i forskarlaget.

Resultaten av studien ger också en möjlig förklaring. Vid denna tid i universums historia låg de galaxer som bildade mest stjärnor utspridda i rymden på ett liknande sätt som kvasarerna. Det tyder på att båda omgavs av samma så kallade ‘halo’ av mörk materia. Kvasarer är bland de mest energirika objekten i universum - dessa galaktiska fyrbåkar strålar intensivt tack vare supermassiva svarta hål i deras mitt.

Det finns allt säkrare bevis som tyder på att intensiv stjärnbildning kan även ligga bakom kvasarernas kraft, genom att mata de svarta hålen med stora mängder material. Kvasarerna visar upp i sin tur utbrott av energi som tros kunna blåsa iväg galaxens förråd av gas - som är råmaterialet för att bilda nya stjärnor - vilket effektivt avslutar stjärnbildningsfasen.

David Alexander (Durhamuniversitetet) är också är medlem i teamet.

- Kort sagt är galaxernas glansdagar med intensiv stjärnbildning också deras undergång. De matar det jättestora svarta hålet i mitten som sedan snabbt blåser bort eller förstör de moln som stjärnor skulle bildats ur, förklarar han.

Noter

[1] Det 12 meter stora teleskopet APEX ligger på Chajnantor-platån i en utlöpare av de chilenska Anderna. APEX är en vägvisare för ALMA, Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array, ett nytt revolutionerande teleskop som ESO bygger och driver tillsammans med sina internationella partners. ALMA ligger också på Chajnantor-platån. APEX är baserat på en prototyp av antennerna som konstruerats för ALMA-projektet. De två teleskopen kompletterar varandra; till exempel kan APEX upptäcka många astronomiska objekt över en stor del av himlen, vilka ALMA sedan kan detaljstudera. APEX teleskopet är ett samarbete mellan Max Planck-institutet för radioastronomi (MPIfR), Onsala rymdobservatorium och ESO.

[2] De avlägsna galaxerna är kända bland astronomer som submillimetergalaxer. De är väldigt ljusstarka galaxer i det avlägsna universum där intensiv stjärnbildning pågår. På grund av de enorma avstånden förskjuts det infraröda ljuset från galaxerna mot längre våglängder. Ljuset kommer främst från stoftpartiklar som värms upp av det intensiva ljuset från stjärnorna, och tack vare de stora avstånden är dessa stoftpartiklar enklast att detektera vid våglängder kring och strax under en millimeter.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel i tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society den 26 januari 2012.
 
Teamet består av Ryan C. Hickox (Dartmouth College, Hanover, USA; Institutionen för fysik, Durhamuniversitetet (DU); postdoktor hos STFC, Storbritannien), J. L. Wardlow (Institutionen för fysik och astronomi, University of California at Irvine, USA; Department of Physics, DU, Storbritannien), Ian Smail (Institute for Computational Cosmology, DU, Storbritannien), A. D. Myers (Department of Physics and Astronomy, University of Wyoming, USA), D. M. Alexander ( Institutionen för fysik, DU, Storbritannien), A. M. Swinbank (Institute for Computational Cosmology, DU, Storbritannien), A. L. R. Danielson (Institute for Computational Cosmology, DU, Storbritannien), J. P. Stott (Department of Physics, DU, Storbritannien), S. C. Chapman (Institute of Astronomy, Cambridge, Storbritannien), K. E. K. Coppin ( Institutionen för fysik, McGill University, Canada), J. S. Dunlop (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Storbritannien), E. Gawiser (Institutionen för fysik och astronomi, State University of New Jersey, USA), D. Lutz (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Tyskland), P. van der Werf (Leidenobservatoriet, Leidenuniversitetet, Nederländerna), A. Weiss (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Tyskland).

År 2012 är det 50 år sedan Europeiska sydobservatoriet (ESO) grundades. ESO är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 15 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop: VISTA, som observerar infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop, samt VST, det största teleskopet som konstruerats för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO bidrar dessutom till ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och världens hittills största astronomiska projekt. ESO planerar för närvarande bygget av ett europeiskt extremt stort teleskop i 40-metersklass för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Forskningsartikeln
• Information om APEX
• Bilder på APEX

Kontakter

Robert Cumming, kontaktperson för ESO:s utåtriktade verksamhet i Sverige
Onsala rymdobservatorium
Tel: 031 772 5500
Mobil: 070 493 3114
E-post: robert.cumming@chalmers.se

Ryan Hickox
Dartmouth College
Hanover, New Hampshire, USA
Tel: +1 603 646 2962
E-post: ryan.c.hickox@dartmouth.edu

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

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1206 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.