Pressemeddelelse

ALMA omkriver historien om Universets stjernefødsel-boom

Rekordstort fund af fjerne galakser inkluderer den fjerneste opdagelse af vand hidtil publiseret

13. marts 2013

Observationer med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) viser at det kraftigste udbrud af stjernefødsler i kosmos, fandt sted meget tidligere end hidtil troet. Resultaterne er udgivet i en serie artikler, der udkommer i journalen Nature den 14. marts 2013, og i Astrophysical Journal. Forskningen er det nyeste eksempel på de opdagelser, der kommer fra det nye internationale ALMA observatorium, der indvies i dag.

De mest intense udbrud af stjernefødsler, menes at have fundet sted i det tidlige Univers, i tunge, klare galakser, Disse stjernedannende galakser omdanner store områder af gas og støv til nye stjerner i et rasende tempo – mange hundrede gange hurtigere end i prægtige spiralgalakser som vores egen galakse, Mælkevejen. Ved at kigge langt ud i rummet, på galakser så fjerne, at deres lys har været milliarder af år om at nå os, kan astronomer observere denne travle periode af Universets ungdom.

”Des fjernere galaksen er, des længere tilbage i tiden kigger man, så ved at måle deres afstand kan vi sammensætte en tidslinje over hvor voldsomt Universet danner nye stjerner, på forskellige stadier af dens 13,7 milliarder år lange historie.” siger Joaquin Vieira (California Institute of Technology, USA), der har ledet holdet og er hovedforfatter på artiklen i journalen Nature.

Det internationale forskerhold opdagede først disse fjerne og gådefulde stjernedannende galakser med det amerikanske National Science Foundations 10-meter South Pole Telescope (SPT) og brugte derefter ALMA til at zoome ind på og udforske stjernernefødsels-boomet i det unge Univers. De blev overraskede over at se, at mange af de fjerne støvede stjernedannende galakser, er endnu længere væk end forventet. Dette betyder at, i gennemsnit, fandt deres udbrud af stjernefødsler sted for 12 milliarder år siden, da Universet var mindre end 2 milliarder år gammelt – en milliard år tidligere en førhen troet.

To af disse galakser, er de fjerneste nogen siden set, af deres slags – så fjerne at deres lys begyndte deres rejse, da Universet kun var en milliard år gammelt. Ydermere er der, i en af disse rekordsættere, vand i blandt de fundne molekyler, hvilket gør det til den fjerneste observation af vand i Universet der er blevet udgivet til dato.    

Holdet brugte den enestående præcision af ALMA, til at fange lys fra 26 af disse galakser i bølgelængder på omkring tre millimeter. Lys ved særlige specifikke bølgelængder kan dannes af gasmolekyler i disse galakser, og bølgelængderne strækkes af Universets udvidelse over de milliarder af år, det tager lyset at nå os. Ved at måle de udstrakte bølgelængder, kan astronomerne beregne hvor lang tid det har taget lyset at nå os, og placere hver galakse på det rigtige tidspunkt i kosmisk historie.

”ALMAs følsomhed og brede bølgelængde-rækkevide betyder, at vi kunne tage vores målinger på kun få minutter per galakse – omkring 100 gange hurtigere end førhen,” siger Axel Weiss (Max-Planck-Institute für Radioastronomie i Bonn, Tyskland), der ledede arbejdet med at måle afstandene til galakserne. ”Førhen ville en måling som denne have været en besværlig process med at kombinere data fra både radioteleskoper og teleskoper der observerer i synligt lys.”

I størstedelen af tilfældende kunne ALMA alene, identificere afstandene, men for et fåtal af galakser måtte holdet kombinere ALMA data med målinger fra andre teleskoper, her iblandt Atacama Pathfinder Experiment (APEX) og ESOs Very Large Telescope [1].

Astronomerne brugte kun en delmængde på 16 ud af ALMAs samlede 66 kæmpestore antenner, da observatoriet dengang stadig var under konstruktion, i en højde på 5000 meter i den fjerntliggende Chajnantor højslette i de chilenske Andesbjerge. Når ALMA er færdiggjort vil det blive endnu mere følsomt, og vil være i stand til at finde endnu svagere galakser. Indtil videre har astronomerne været målrettet de klarere. De udnyttede også en hjælpende hånd fra naturens side; gravitationel forstørrelse, en effekt forudset af Einsteins generelle relativitetsteori, hvor lys fra en fjerntliggende galakse forvrænges af den gravitationelle indflydelse af nærmere galakser i forgrunden, der virker som linser og får de fjerne kilder til at virke mere klare.

For at forstå præcist hvor meget gravitationel forstørrelse, gør de fjerne galakser lysere, lavede holdet skarpere billeder af dem, ved at bruge mange ALMA observationer ved bølgelængder omkring 0,9 millimeter.

”Disse smukke billeder fra ALMA viser baggrundsgalakserner forvrænget til flere halvcirkler af lys, kaldet Einstein-ringe, der omkredser forgrunds galakserne,” siger Yashar Hezaveh (McGill University, Mintreal, Canada), der ledede studiet af den gravitationelle forstørrelse. ”Vi bruger den store mængde mørkt stof, der ligger om galakserne halvvejs ude i Universet som kosmiske teleskoper, for at få endnu fjernere galakser til at synes større og lysere.”

Analyser af forvrængningen afslører at nogle af de fjerntliggende stjernedannende galakser, er ligeså lysstærke som 40 billioner (40 millioner millioner) Sole, og at den gravitationelle forstørrelse har forstørret dem op mod 22 gange.

”Kun få gravitationelt førstørrede galakser var blevet fundet ved disse submillimeter bølgelængder, men nu har SPT og ALMA afsløret dusiner af dem.” siger Carlos De Breuck (ESO) et af holdets medlemmer. ”Denne type af videnskab, blev førhen hovedsageligt gjort ved bølgelængder i synligt lys med Hubble Space Telescope, men vores resultater viser at ALMA er en meget kraftfuld medspiller i dette felt.”

”Dette er et godt eksempel på hvordan, astronomer fra hele verden, samarbejder om at lave utrolige opdagelser med en top-moderne facilitet,” sagde holdmedlemmet Daniel Marrone (University of Arizona, USA). ”Dette er kun begyndelsen for ALMA og for undersøgelsen af stjernedannende galakser. Det næste skridt er at studere disse objekter i større detaljer og finde ud af præcist hvorfor de danner stjerner i sådan et uhyrligt tempo.”

Noter

[1] Yderligere observationer blev lavet af APEX, VLT, Australia Telescope Compact Arrat (ATCA) og Submillimeter Array (SMA). 

Mere information

Forskningen er beskrevet i artiklen "Dusty starburst galaxies in the early Univser as revealed by gravitational lensing", af J. Vieira et al. i journalen Nature. Arbejdet med at måle afstanden til galakserne er beskrevet i artiklen "ALMA redshifts of millimeter-selected galaxies from the STP survey: The redshift distribution of dusty star-forming galaxies", af A. Weiss et al. i Astrophysical Journal. Undersøgelsen af gravitationel forstørrelse er beskrevet i artiklen "ALMA observations of strongly lensed dusty star-forming galaxies", af Y. Hezaveh et al. i Astrophysical Journal.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en international astronomifacilitet, er et partnerskab mellem Europa, Nordamerika og Østasien i samarbejde med Chile. I Europa er ALMA finansieret af det Europæiske Syd Observatorium (ESO), i Nordamerika af U.S. National Science Foundation (NSF) i samarbejde med National Research Council of Canada (NRC) og National Science Council of Taiwan (NSC) og i Østasien af National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan i samarbejde med Academia Sinica (AS) i Taiwan. Konstruktionen og driften af ALMA ledes i Europa af ESO, i Nordamerika af National Radio Astronomy Observatory (NRAO), der administreres af Associated Universities, Inc. (AUI), og i Østasien af National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Joint ALMA Observatory (JAO) står for den samlede ledelse og overordnede styring af konstruktionen, ibrugtagningen og driften af ALMA.

ESO er den mest fremtrædende internationale astronomi-organisation i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. ESO har i dag følgende 15 medlemslande: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrig, Holland, Italien, Portugal, Schweiz og Storbritannien, Spanien, Sverige, Tjekkiet, Tyskland og Østrig. ESOs aktiviteter er fokuseret på design, konstruktion og drift af jordbaserede observationsfaciliteter for at muliggøre vigtige videnskabelige opdagelser inden for astronomi. ESO spiller også en ledende rolle for at fremme og organisere samarbejdet inden for astronomisk forskning. I Chile driver ESO tre unikke observatorier i verdensklasse: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO Very Large Telescope (VLT), der er verdens mest avancerede astronomiske observatorium til observationer i synligt lys samt to kortlægningsteleskoper. VISTA arbejder i infrarødt lys og er verdens største kortlægningsteleskop, mens VLT Survey Telescope (VST) er det største teleskop, der udelukkende er bygget til at kortlægge himlen i synligt lys. ESO er den europæiske partner i et revolutionerede astronomisk teleskop kaldet ALMA, det største igangværende astronomiske projekt. ESO planlægger i øjeblikket et 39 meter optisk/nær-infrarødt teleskop kaldet European Extremely Large Telescope (E-ELT), der vil blive ”verdens største øje mod himlen”.

Links

• Forskningsartikel af J. Vieira et al.
• Forskningsartikel af A. Weiss et al. om arbejdet med at måle afstanden til galakserne
• Forskningsartikel af Y. Hezaveh om undersøgelsen af gravitationel forstørrelse
• Mere om ALMA på ESO
• The Joint ALMA Observatory

Kontakter

Axel Weiss
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Bonn, Germany
Tel: +49 228 525 273
E-mail: aweiss@mpifr-bonn.mpg.de

Joaquin Vieira
California Institute of Technology
USA
Mobil: +1 949 887 5795
E-mail: vieira@caltech.edu

Yashar Hezaveh
McGill University
Montréal, Canada
Tel: +1 514 398 7032
E-mail: yasharh@physics.mcgill.ca

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

Douglas Pierce-Price
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6759
E-mail: dpiercep@eso.org

Carlos de Breuck
ESO
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6613
E-mail: cdebreuc@eso.org

Charles E. Blue
National Radio Astronomy Observatory, Public Information Officer
Charlottesville, USA
Tel: +1 434 296 0314
E-mail: cblue@nrao.edu

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1313 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.