Pressemeddelelse

ALMA går i dybden med Hubble Ultra Deep Field

Dybeste oversigtskig ud i Universet i millimeterbølgelængder

22. september 2016

I Universets "Guldalder", for omkring 10 milliarder år siden blev de fleste galakser og stjerner dannet. Observationer med ALMA i Chile viser, at jo tungere disse unge galakser var, des voldsommere var stjernedannelsen også. Det viser sig også i en ny undersøgelse, at mængderne af gas til stjernedannelsen ændrer sig med tiden. En stor international gruppe astronomer har nærstuderet det samme område, som Hubble Rumteleskopet observerede i 2004. I det område - Hubble Ultra Deep Field - findes nogle af de fjerneste himmelobjekter, som vi kender til. Med ALMA er det nu lykkedes også at observere nogle af dem i millimeter-bølgelængdeområdet.

De nye ALMA resultater bliver offentliggjort i en serie artikler i Astrophysical Journal og i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Desuden bliver nogle resultater også præsenteret i denne uge ved konferencen "Half a Decade of ALMA" i Palm Springs, California.

De nye ALMA resultater bliver offentliggjort i en serie artikler i Astrophysical Journal og i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Desuden bliver nogle resultater også præsenteret i denne uge ved konferencen "Half a Decade of ALMA" i Palm Springs, California.

I 2004 blev HUDF billederne offentliggjort. Det er de dybeste optagelser, som indtil nu er foretaget ud i Universets fjerneste egne, og det er gjort med NASA/ESA Hubble Space Telescope. På billederne ser man et helt menageri af galakser, helt tilbage til mindre end en milliard år efter Big Bang. Det samme område er observeret flere gange med Hubble Rumteleskopet og med andre teleskoper, så det er det bedst undersøgte område af det fjerne Univers indtil nu.

Nu har astronomerne så også brugt ALMA til at kigge ud i dette tilsyneladende ret uinteressante, men grundigt studerede vindue i Universet. Med ALMA observerede de i millimeterområdet så dybt og så skarpt, som det ikke er sket før[1]. Det, man ser, er den svage glød fra gasskyer, og også energiudsendelsen fra varmt støv i det tidlige Univers.

I alt har ALMA observeret HUDF i omkring 50 timer. Indtil nu er det også den længste tid, der er brugt med ALMA på at observere et enkelt område på himlen.

Et af forskerholdene, som ledes af Jim Dunlop (University of Edinburgh, UK), har brugt ALMA til at sammensætte det første overbliksbillede af et område så stort som HUDF. Med det billede til rådighed har det været muligt at sammenholde de galakser, som er set med ALMA med de, som allerede er fundet med Hubble og andre teleskoper.

Et resultat af det arbejde er, at vi nu klart kan se, at den samlede masse af en galakse er det bedste mål for hvor hurtigt stjernedannelsen foregår i det meget fjerne og unge Univers. Alle de observerede objekter var tunge galakser[2].

Jim Dunlop, som er hovedforfatter til artiklen om det dybe billede, siger om opdagelsen: "Det her er et gennembrud. For første gang kan vi koble de synlige og de ultraviolette optagelser af det fjerne Univers sammen ved hjælp af disse billeder fra Hubble og ALMA."

Det andet forskerhold, ledet af Manuel Aravena fra Núcleo de Astronomía, Universidad Diego Portales, Santiago, Chile, og Fabian Walter fra Max Planck Institute for Astronomy i Heidelberg, Tyskland, så på et område, som er omkring en sjettedel så stort som det fulde HUDF-billede, men i større detalje[3].

"Vi har foretaget den første helt blinde tredimensionelle eftersøgning efter kold gas i det tidlige Univers," fortæller Chris Carilli, som er astronom ved National Radio Astronomy Observatory (NRAO) i Socorro, New Mexico, USA, og medlem af forskerholdet. "Resultatet er, at vi har fundet en hel population af galakser, som ikke har været klart synlige i andre dybe undersøgelser af himlen."[4]

Nogle af de nye ALMA-observationer var skræddersyede til at finde galakser, som indeholder store mængder CO (carbon monoxid), for det er et tegn på områder hvor der foregår stjernedannelse. Med Hubble er det meget svært at finde disse områder, selvom der altså foregår intens stjernedannelse her. ALMA giver os "den manglende halvdel" af det, vi har brug for at vide om galaksernes dannelse og udvikling.

"De nye ALMA-resultater bekræfter, at gasindholdet i galakserne stiger kraftigt, når vi ser længere og længere tilbage i tiden," tilføjer hovedforfatteren til to af artiklerne, Manuel Aravena (Núcleo de Astronomía, Universidad Diego Portales, Santiago, Chile). "Det voksende gasindhold er sandsynligvis årsagen til, at vi finder en markant stigning i stjernedannelsen samtidig med, at de fleste galakser bliver dannet, for omkring 10 milliarder år siden."

De resultater, som kan publiceres idag er kun starten på en serie kommende observationer, hvor ALMA vil blive brugt til at udforske det fjerne Univers. For eksempel er der planer om en serie observationer af HUDF-området igennem 150 timer i alt. Det vil give os endnu mere viden om stjernedannelsens forløb igennem Universets historie.

“ I det kommende ALMA Large Program kommer vi til at lære og forstå meget mere om det materiale, som har forårsaget stjernedannelsen, som supplement til det, vi har fra det berømte Hubble Ultra Deep Field," slutter Fabian Walter.

Noter

[1] HUDF-feltet er særligt udvalgt af astronomerne for at gøre det muligt at observere det med jordbaserede teleskoper fra Jordens sydlige halvkugle, som for eksempel ALMA. Området ligger i stjernebilledet Den Kemiske Ovn (Fornax ). Et af de vigtigste videnskabelig mål med ALMA er netop at studere det fjerne univers i bølgelængder, som ikke er synlige med det blotte øje.

[2] "Tunge galakser" betyder i denne sammenhæng galakser som vejer mere end 20 milliarder gange mere end Solen (2 x 10¹⁰ solmasser). Til sammenligning er Mælkevejen noget større, med omkring 100 milliarder solmasser.

[3] Området er omkring syv hundrede gange mindre end det område, som fuldmånen dækker, set fra Jorden. En af de store overraskelser med HUDF var det enorme antal galakser, som er synlige selv i så lille et område af himlen.

[4] Med ALMA kan astronomerne se et helt andet område af det elektromagnetiske spektrum end Hubble kan se, så dermed kan de studere en anden type astronomiske objekter, som for eksempel store skyer med stjernedannelse, og objekter, som er for svagtlysende til at kunne ses i synligt lys, men som fint kan observeres i millimeterbølgelængder. Tidligere undersøgelser, hvor fordelingen af kold gas i det tidlige Univers er studeret, har været foretaget ved Plateau de Bure observatoriet i de franske alper og ved Karl G. Jansky Very Large Array i USA.

Med udtrykket "blind" skal forstås, at man ikke specielt var interesseret i et enkeltobjekt, men i overblikket.

De nye ALMA-observationer af HUDF giver to forskellige men komplementerende typer af data: observationer i kontinuet, dvs jævnt fordelt over mange forskellige bølgelængder, som afslører stråling fra støv og stjernedannelse, og observationer af spektrallinier, som bruges, når man studerer de kolde skyer af gasmolekyler, hvor stjernedannelsen starter. Det sidste er særligt spændende, fordi vi her får oplysninger om, hvor meget lyset fra disse fjerne objekter er blevet rødforskudt på grund af Universets udvidelse. Større rødforskydning betyder, at objektet er længere væk, og at vi ser det, som det så ud længere tilbage i tiden. Det kan så give astronomerne et tredimensionelt kort over den gas, hvori stjernedannelsen foregår, hvor tiden også indgår, så den kosmiske udviklingshistorie kan studeres.

Mere information

Forskningsresultaterne offentliggøres i en række artikler:

1. “A deep ALMA image of the Hubble Ultra Deep Field”, by J. Dunlop et al., to appear in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
2. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Search for the [CII] Line and Dust Emission in 6 < z < 8 Galaxies”, by M. Aravena et al., to appear in the Astrophysical Journal.
3. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Molecular Gas Reservoirs in High-Redshift Galaxies”, by R. Decarli et al., to appear in the Astrophysical Journal.
4. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: CO Luminosity Functions and the Evolution of the Cosmic Density of Molecular Gas”, by R. Decarli et al., to appear in the Astrophysical Journal.
5. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Continuum Number Counts, Resolved 1.2-mm Extragalactic Background, and Properties of the Faintest Dusty Star Forming Galaxies”, by M. Aravena et al., to appear in the Astrophysical Journal.
6. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Survey Description”, by F. Walter et al., to appear in the Astrophysical Journal.
7. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: the Infrared excess of UV-selected z= 2-10 Galaxies as a Function of UV-continuum Slope and Stellar Mass”, by R. Bouwens et al., to appear in the Astrophysical Journal.
8. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Implication for spectral line intensity mapping at millimeter wavelengths and CMB spectral distortions”, by C. L. Carilli et al. to appear in the Astrophysical Journal.

Forskerholdene består af følgende:

M. Aravena (Núcleo de Astronomía, Universidad Diego Portales, Santiago, Chile), R. Decarli (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Germany), F. Walter (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Germany; Astronomy Department, California Institute of Technology, USA; NRAO, Pete V. Domenici Array Science Center, USA), R. Bouwens (Leiden Observatory, Leiden, The Netherlands; UCO/Lick Observatory, Santa Cruz, USA), P.A. Oesch (Astronomy Department, Yale University, New Haven, USA), C.L. Carilli (Leiden Observatory, Leiden, The Netherlands; Astrophysics Group, Cavendish Laboratory, Cambridge, UK), F.E. Bauer (Instituto de Astrofísica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; Millennium Institute of Astrophysics, Chile; Space Science Institute, Boulder, USA), E. Da Cunha (Research School of Astronomy and Astrophysics, Australian National University, Canberra, Australia; Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Hawthorn, Australia), E. Daddi (Laboratoire AIM, CEA/DSM-CNRS-Université Paris Diderot, Orme des Merisiers, France), J. Gónzalez-López (Instituto de Astrofísica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile), R.J. Ivison (European Southern Observatory, Garching bei München, Germany; Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, UK), D.A. Riechers (Cornell University, 220 Space Sciences Building, Ithaca, USA), I. Smail (Institute for Computational Cosmology, Durham University, Durham, UK), A.M. Swinbank (Institute for Computational Cosmology, Durham University, Durham, UK), A. Weiss (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Germany), T. Anguita (Departamento de Ciencias Físicas, Universidad Andrés Bello, Santiago, Chile; Millennium Institute of Astrophysics, Chile), R. Bacon (Université Lyon 1, Saint Genis Laval, France), E. Bell (Department of Astronomy, University of Michigan, USA), F. Bertoldi (Argelander Institute for Astronomy, University of Bonn, Bonn, Germany), P. Cortes (Joint ALMA Observatory - ESO, Santiago, Chile; NRAO, Pete V. Domenici Array Science Center, USA), P. Cox (Joint ALMA Observatory - ESO, Santiago, Chile), J. Hodge (Leiden Observatory, Leiden, The Netherlands), E. Ibar (Instituto de Física y Astronomía, Universidad de Valparaíso, Valparaiso, Chile), H. Inami (Université Lyon 1, Saint Genis Laval, France), L. Infante (Instituto de Astrofísica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile), A. Karim (Argelander Institute for Astronomy, University of Bonn, Bonn, Germany), B. Magnelli (Argelander Institute for Astronomy, University of Bonn, Bonn, Germany), K. Ota (Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge, Cambridge, UK; Cavendish Laboratory, University of Cambridge, UK), G. Popping (European Southern Observatory, Garching bei München, Germany), P. van der Werf (Leiden Observatory, Leiden, The Netherlands), J. Wagg (SKA Organization, Cheshire, UK), Y. Fudamoto (European Southern Observatory, Garching bei München, Germany; Universität-Sternwarte München, München, Germany), D. Elbaz (Laboratoire AIM, CEA/DSM-CNRS-Universite Paris Diderot, France), S. Chapman (Dalhousie University, Halifax, Nova Scotia, Canada), L.Colina (ASTRO-UAM, UAM, Unidad Asociada CSIC, Spain), H.W. Rix (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Germany), Mark Sargent (Astronomy Centre, University of Sussex, Brighton, UK), Arjen van der Wel (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Germany)

K. Sheth (NASA Headquarters, Washington DC, USA), Roberto Neri (IRAM, Saint-Martin d’Hères, France), O. Le Fèvre (Aix Marseille Université, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Marseille, France), M. Dickinson (Steward Observatory, University of Arizona, USA), R. Assef (Núcleo de Astronomía, Universidad Diego Portales, Santiago, Chile), I. Labbé (Leiden Observatory, Leiden University, Netherlands), S. Wilkins (Astronomy Centre, University of Sussex, Brighton, UK), J.S. Dunlop (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, United Kingdom), R.J. McLure (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, United Kingdom), A.D. Biggs (ESO, Garching, Germany), J.E. Geach (University of Hertfordshire, Hatfield, United Kingdom), M.J. Michałowski (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, United Kingdom), W. Rujopakarn (Chulalongkorn University, Bangkok, Thailand), E. van Kampen (ESO, Garching, Germany), A. Kirkpatrick (University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA), A. Pope (University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA), D. Scott (University of British Columbia, Vancouver, British Columbia, Canada), T.A. Targett (Sonoma State University, Rohnert Park, California, USA), I. Aretxaga (Instituto Nacional de Astrofísica, Optica y Electronica, Mexico), J.E. Austermann (NIST Quantum Devices Group, Boulder, Colorado, USA), P.N. Best (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, United Kingdom), V.A. Bruce (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, United Kingdom), E.L. Chapin (Herzberg Astronomy and Astrophysics, National Research Council Canada, Victoria, Canada), S. Charlot (Sorbonne Universités, UPMC-CNRS, UMR7095, Institut d’Astrophysique de Paris, Paris, France), M. Cirasuolo (ESO, Garching, Germany), K.E.K. Coppin (University of Hertfordshire, College Lane, Hatfield, United Kingdom), R.S. Ellis (ESO, Garching, Germany), S.L. Finkelstein (The University of Texas at Austin, Austin, Texas, USA), C.C. Hayward (California Institute of Technology, Pasadena, California, USA), D.H. Hughes (Instituto Nacional de Astrofísica, Optica y Electronica, Mexico), S. Khochfar (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, United Kingdom), M.P. Koprowski (University of Hertfordshire, College Lane, Hatfield, United Kingdom), D. Narayanan (Haverford College, Haverford, Pennsylvania, USA), C. Papovich (Texas A & M University, College Station, Texas, USA), J.A. Peacock (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, United Kingdom), B. Robertson (University of California, Santa Cruz, Santa Cruz, California, USA), T. Vernstrom (Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics, University of Toronto, Toronto, Ontario, Canada), G.W. Wilson (University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA) and M. Yun (University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA).

­ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, er et internationalt astronomisk observatorium, med ESO, US National Science Foundation (NSF) og National Institutes of Natural Sciences (NINS) i Japan i samarbejde med Chile. ALMAs finansieres af ESO (Det europæiske sydobservatorium), NSF i samarbejde med Canadas National Research Council og National Science Council i Taiwan, og af NINS i samarbejde med Academia Sinica i Taiwan og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

 

Opbygning og drift af ALMA styres af ESO på vegne af medlemstaterne, af National Radio Observatory ved Associated Universities, Inc. på vegne af Nordamerika og af National Astronomical Observatory i Japan på vegne af Østasien. Organisationen Joint ALMA Observatory, JAO står for den fælles ledelse og styring af konstruktion og drift af ALMA.

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

• Research paper 1 (Dunlop, J. S. et al.)
• Research paper 2 (Aravena, M. et al.)
• Research paper 3 (Decarli, R. et al.)
• Research paper 4 (Decarli, R. et al.)
• Research paper 5 (Aravena, M. et al.)
• Research paper 6 (Walter, F. et al.)
• Research paper 7 (Bouwens, R. et al.)
• Research paper 8 (Carilli, C. L. et al.)
• Link til NRAO pressemeddelelsen
• Max Planck Institute for Astronomy press release (English | German)
• Photos of ALMA

Kontakter

James Dunlop
University of Edinburgh
Edinburgh, United Kingdom
E-mail: jsd@roe.ac.uk

Fabian Walter
Max-Planck Institut für Astronomie
Heidelberg, Germany
E-mail: walter@mpia.de

Manuel Aravena
Núcleo de Astronomía, Facultad de Ingeniería, Universidad Diego Portales
Santiago, Chile
E-mail: manuel.aravenaa@mail.udp.cl

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

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 eso1633 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.