Pressemeddelelse

En gammel galakse i et ungt Univers

Dansk-ledet forskerhold finder en overraskende støvet og ældet galakse med ALMA og VLT

2. marts 2015

En af de fjerneste galakser, som nogensinde er observeret er også grundigt fyldt med støv. Det er ikke set før så tidligt i Universets historie. Åbenbart udvikler nogen galakser sig langt hurtigere efter Big Bang end astronomerne hidtil har troet. Det er observationer med ESOs ALMA-teleskop, som har indfanget den svage glød af koldt støv i galaksen med det mundrette navn A1689-zD1, og Very Large Telescope (VLT) er så brugt til at måle afstanden til galaksen.

Det er et hold astronomer under ledelse af Darach Watson fra Københavns Universitet, som har brugt X-shooter-instrumentet på Very Large Telescope i kombination med ALMA - Atacama Large Millimeter/submillimeter Array til at observere en af de yngste og fjerneste galakser, som nogensinde er fundet. Overraskende nok fandt de ud af, at galaksen er nået meget længere i sin udvikling end forventet. Det kan ses af støvindholdet i galaksen, og indholdet svarer til en meget moden og udviklet galakse som for eksempel Mælkevejen. Det galaktiske støv er vigtigt for livets oprindelse fordi det er en forudsætning for planetdannelse, komplekse molekyler og normale stjerner.

Galaksen har katalognummeret A1689-zD1[1]. Den eneste grund til, at vi overhovedet kan se den er, at lyset fra den bliver forstærket mere end ni gange af en  gravitationslinse, som ligger imellem os og den fjerne galakse. Linsen er en galaksehob, som hedder Abell 1689. Uden hjælp fra denne smukke hob ville den fjerne baggrundsgalakse have været alt for svag til at kunne ses.

Vi ser A1689-zD1 som galaksen så ud, da Universet var kun 700 millioner år gammelt. Det er fem procent af den nuværende alder [2]. Selve galaksen er ret så ydmyg - meget lettere og mindre lysstærk end mange andre af de objekter, som vi har studeret fra samme tidsperiode i Universets ungdom. Dermed er denne galakse nok også mere typisk for sin tid.  Vi har blot aldrig før kunnet se en af slagsen.

A1689-zD1 ser vi vi som den så ud under den periode i det tidlige Univers, som kaldes reionisationsperioden. Det var den gang da de første stjerner blussede op, og for første gang oplyste Universet. Indtil da havde Universet i lang tid været gennemsigtigt, men mørkt - i  den periode, som kaldes " the Dark Ages." ("De mørke tider". Heri ligger et ordspil på engelsk, idet Middelalderen kaldes det samme. o.a.). Istedet for som forventet at ligne en ung galakse, overraskede denne her astronomerne fordi den viser tegn på en udviklet kernefysik og indeholder store mængder kosmisk støv.

 "Da vi med VLT-målingerne havde fundet galaksens afstand, opdagede vi, at den tidligere var blevet observeret med ALMA," siger Darach Watson. "Vi regnede ikke med at finde noget særligt, men jeg vil nok sige, at vi blev ret så enthusiastiske, da vi fandt ud af at ALMA ikke blot havde observeret vores galakse. Det var også blevet gjort godt og grundigt. Et af hovedmålene med ALMA-observatoriet var at finde galakser i det unge Univers ved hjælp af deres stråling fra kolde gasser og støv - og her var vi lige på kornet."

Galaksen var kosmisk set en baby, men helt klart tidligt udviklet. Dens unge alder taget i betragtning ville vi vente, at den manglede de tungere grundstoffer, det vil sige alt tungere end hydrogen og helium. De tunge grundstoffer er det, vi i astronomien med en samlende betegnelse kalder metaller. De tunge grundstoffer dannes i stjernernes dybe indre, og de bliver først spredt ud i det omgivende rum når stjernerne eksploderer eller på anden måde går til grunde. Denne berigelse eller "forurening" med tunge grundstoffer skal ske i mange stjernegenerationer efter hinanden før vi kan måle væsentlige mængder af kulstof, ilt og kvælstof.

Men overraskende nok udsender A1689-zD1 masser af stråling i det fjerne infrarøde bølgelængdeområde[3]. Det viser, at der allerede på trods af galaksens unge alder var dannet masser af stjerner og store mængder metaller. Dertil kommer, at støvindholdet i forhold til gasindholdet er så højt, at det svarer til det, vi finder i meget mere udviklede, ældre galakser.

"Vi er stadig ikke helt sikre på, hvor det galaktiske støv kommer fra," forklarer Darach Watson,"men det, vi måler her, tyder på, at støvet dannes meget hurtigt, og så tidligt som indenfor 500 millioner år efter at selve stjernedannelsen i Universet starter.  Det er meget kort tid, kosmologisk set - når man tager i betragtning, at de fleste stjerner lever i flere milliarder år".

Det ser ud til, at A1689-zD1 kontinuerligt og stille og roligt har dannet stjerner siden 560 millioner år efter Big Bang. Alternativt har galaksen gennemgået en kort periode med ekstremt hurtig stjernedannelse, et starburst , før aktiviteten så igen er klinget af.

Det har tidligere bekymret astronomerne, at man måske ikke ville kunne se støv i disse tidlige galakser overhovedet, men A1689-zD1 har gjort bekymringerne overflødige. Det tog kun kort tids ALMA-observationer før opdagelsen var i hus. Det nye i opdagelsen er først og fremmest, at der nu er evidens for støv i disse tidlige galakser. Det er ikke set før.

Kirsten Knudsen (Chalmers Tekniske Universitet) er medforfatter til artiklen. Hun tilføjer: "Denne helt overraskende støvede galakse har haft rigtig travlt med at danne sine første generationer af stjerner. Fremover vil ALMA kunne hjælpe os med at finde flere galakser af denne slags, og så finder vi måske også ud af, hvad det er, der får dem til at ville være voksne så hurtigt."

Noter

[1] Galaksen er tidligere set med Hubbleteleskopet, og der var en mistanke om, at den er meget langt væk, men på det tidspunkt kunne man ikke måle afstanden præcist.

 [2] Det svarer teknisk set til en rødforskydning på 7.5.

[3] Strålingen bliver strakt ud på grund af Universets udvidelse, så det meste af lyset ligger i millimeter-bølgelængdeområdet, når det når frem til os her på Jorden. Derfor er ALMA ideel som detektor.

Mere information

Forskningsresultaterne bliver offentliggjort i en artikel med titlen “A dusty, normal galaxy in the epoch of reionization” af D. Watson et al., i tidsskriftet Nature on 2. marts 2015.

Forskerholdet består af D. Watson (Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet), L. Christensen (Københavns Universitet), K. K. Knudsen (Chalmers University of Technology, Sverige), J. Richard (CRAL, Observatoire de Lyon, Saint Genis Laval, Frankrig), A. Gallazzi (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Firenze, Italien) and M. J. Michalowski (SUPA, Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, UK).

ESO er den fremmeste fællesnationale astronomiorganisation i Europa, og verdens langt mest produktive jordbaserede astronomiske observatorium. 16 lande er med i ESO: Belgien, Brazilien, Danmark, Finland, Frankrig, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig, og desuden værtsnationen Chile. ESO har et ambitiøst program, som gør det muligt for astronomer at gøre vigtige videnskabelige opdagelser. Programmet har focus på design, konstruktion og drift af stærke jordbaserede observatorier. Desuden har ESO en ledende rolle i formidling og organisering af samarbejde omkring astronomisk forskning. ESO driver tre enestående observatorier i verdensklasse i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO VLT, Very Large Telescope, som er verdens mest avancerede observatorium for synligt lys, samt to oversigtsteleskoper. VISTA, som observerer i infrarødt, er verdens største oversigtsteleskop, og VLT Survey Teleskopet er det største teleskop bygget til at overvåge himlen i synligt lys. ESO er en af de største partnere i ALMA, som er det største eksisterende astronomiprojekt. For tiden bygges E-ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje".

Links

• Forskningsartiklen
• Fotos af VLT
• Fotos af ALMA

Kontakter

Darach Watson
Niels Bohr Institute
University of Copenhagen, Denmark
Tel: +45 2480 3825
E-mail: darach@dark-cosmology.dk

Kirsten K. Knudsen
Chalmers University of Technology
Onsala, Sweden
Tel: +46 31 772 5526
Mobil: +46 709 750 956
E-mail: kirsten.knudsen@chalmers.se

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

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 eso1508 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.