Pressemeddelelse

ALMA opdager store mængder af voldsomt turbulent gas i fjerne galakser

Den første måling af CH+ molekyler i fjerne galaser i udbrud giver indsigt i stjernedannelsens historie i det tidlige Univers

30. august 2017

Med ALMA til hjælp er der fundet turbulente områder med kolde gasarter omkring fjerne galakser med kraftig stjernedannelse. Molekylet CH+ er for første gang fundet ude i det fjerne Univers, og det åbner helt nye muligheder for udforskningen af en kritisk periode i stjernedannelsens historie. Det, at dette molekyle findes, kaster nyt lys over, hvordan galakserne har været i stand til at forlænge den tid, hvor der har kunnet ske hurtig stjernedannelse. De nye resultater er publicerede i tidsskriftet Nature.

Det er et forskerhold ledet af Edith Falgarone (Ecole Normale Supérieure and Observatoire de Paris, Frankrig), som har brugt Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) til at finde spor af kulhydridmolekylet CH+ [1] i fem ud af de seks galakser, som er undersøgt. En af dem er den galakse, som kaldes De kosmiske Øjenvipper (Cosmic Eyelash (eso1012)) [3]. Det nye resultat hjælper astronomerne med bedre at forstå galaksevækst, og hvordan en galakses omgivelser kan medvirke til stjernedannelsen.

"CH+ er et særligt molekyle. For at dannes, er der brug for masser af energi, og molekylet er meget reaktivt. Derfor eksisterer det kun i kort tid, og det kan ikke flytte sig ret langt. Derfor viser CH+ os hvordan energien strømmer omkring i galakserne og deres omgivelser," siger Martin Zwaan, som er ESO-astronom, og som har medvirket til artiklen.

En analogi til at beskrive, hvordan CH+ kan bruges til at følge energien, kunne være en båd i et tropisk hav på en mørk og måneløs nat. Under de rette omstændigheder kan plankton lyse op omkring båden og danne morild. Det er den turbulens, som bådens bevægelser skaber i vandet, som får plankton til at lyse op, så man direkte kan se hvirvlerne i det ellers mørke vand. CH+ dannes kun i små områder, hvor turbulent gas strømmer kraftigt, kan man på samme måde spore energistrømmene i galaktisk skala.

Med CH+ ser man tætte chokbølger, som får deres energi fra varme og hurtige galaktiske vindstrømme, som stammer inde fra galaksernes områder med stjernedannelse. Vindeden breder sig ud i galaksen og skubber stof ud af den, men på grund af turbulensen kan noget af stoffet igen blive indfanget af galaksens tyngdekraft. Det opsamlede stof samler sig i enorme turbulente områder med kold, tynd gas, som strækker sig mere end 30 000 lysår ud fra galaksens områder med stjernedannelse [4].

"Ved hjælp af CH+ kan vi se, at energien oplagres i de kraftige galaksevinde, og at den ender som turbulenser i de hidtil ukendte reservoirer af kold gas, som omgiver galaksen," siger Falgarone, som er hovedforfatter til den nye artikel. "Disse nye resulteter udfordrer teorierne for galaksernes udvikling. Fordi de galaktiske vinde opretholder turbulens i reserviorområderne vil den kraftige stjernedannelse bliver forlænget istedet for at bliver bremset op."

Forskerholdet har beregnet, at de galaktiske vinde ikke alene har været tilstrækkelige til at kunne forsyne de nyopdagede gasområder, og forskerne foreslår, at resten af det nødvendige stof er kommet fra sammensmeltninger af galakser, eller fra indfangning af skjulte gasstrømme, sådan som de nuværende teorier også forudsætter.

"Opdagelsen her er et stort skridt frem for vores forståelse af, hvordan strømmene af stof bliver styret i det galakser, hvor der sker kraftigst stjernedannelse i det tidliger Univers," siger ESOs videnskabelige direktør Rob Ivison, som også er bidragyder til artiklen. "Det her viser, hvad man kan opnå, når forskere fra forskellige fagområder arbejder sammen om at udnytte mulighederne i Verdens kraftigste teleskop."

Noter

[1] CH⁺ er en ion af det molekyle, som kemikerne kalder methylidynium. Det var et af de tre første molekyler, som er opdaget i det interstellare medium. Siden opdagelsen her tidligt i 1940'erne har tilstedeværelsen af CH+ i rummet været et mysterium, fordi molekylet kemisk set er meget kraftigt reagerende, og derfor skulle forsvinde meget hurtigere end andre molekyler.

[2] Denne type galakser kendetegnes ved en meget højere forekomst af stjernedannelse, sammenlignet med de mere afdæmpede af Mælkevejens type. Den voldsomme stjernedannelse gør dem ideelle til studiet af galaksevækst og samspillet imellem den interplanetariske gas, støvet, stjernerne og de sorte huller i centeret af galakserne.

[3] ALMA har produceret spektrer af hver af galakserne. Et  spectrum er en registrering af lys, typisk fra et astronomisk objekt, hvor lyset spaltes i dets forskellige farver (eller bølgelængder), på næsten samme måde som regndråberne spreder lyset, så der dannes en regnbue. Hvert af de kemiske grundstoffer har deres eget "fingeraftryk" i et spektrum, og derfor kan spektrer bruges til at bestemme den kemiske sammensætning af de objekter, som man observerer.

[4] Disse turbulente gasområder er måske af samme slags, som de enorme glødende glorier, som ses omkring fjerne kvasarer.

Mere information

Forskningsresultaterne her er offentliggjorte i en artikel med titlen “Large turbulent reservoirs of cold molecular gas around high redshift starburst galaxies” af E. Falgarone et al., i tidsskriftet Nature den 30. august 2017.

Forskerholdet består af E. Falgarone (Ecole Normale Supérieure and Observatoire de Paris, Frankrig), M.A. Zwaan (ESO, Tyskland), B. Godard (Ecole Normale Supérieure and Observatoire de Paris, Frankrig), E. Bergin (University of Michigan, USA), R.J. Ivison (ESO, Germany; University of Edinburgh, UK), P. M. Andreani (ESO, Germany), F. Bournaud (CEA/AIM, Frankrig), R. S. Bussmann (Cornell University, USA), D. Elbaz (CEA/AIM, Frankrig), A. Omont (IAP, CNRS, Sorbonne Universités, Frankrig), I. Oteo (University of Edinburgh, UK; ESO, Tyskland) og F. Walter (Max-Planck-Institut für Astronomie, Tyskland).

­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 ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje".

 

Links

• Artiklen i Nature
• Fotos af ALMA

Kontakter

Ole J. Knudsen
ESON-Danmark, Stellar Astrophysics Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: 8715 5597
Mobil: 4059 4520
Email: eson-denmark@eso.org

Edith Falgarone
Ecole Normale Supérieure — Observatoire de Paris
Paris, France
Tel: +33 01 4432 3347
Email: edith.falgarone@ens.fr

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

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1727 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.