Pressemeddelelse

Vi har set så dybt i rummet som aldrig før med spektroskopet MUSE

I 10 artikler ser astronomerne dybere end før i de ukendte egne af Ultra Deep Field

29. november 2017

Så dybt som aldrig før er astronomerne dykket ud i Universet med spektroskopiske optagelser. Det er sket med instrumentet MUSE, monteret på ESOs Very Large Telescope i Chile. Målområdet er Hubble Ultra Deep Field, og i det lille himmelområde er der målt afstande og andre data for 1600 meget svage galakser. Iblandt dem er der 72 galakser, som selv Hubbleteleskopet ikke har kunnet få øje på. Den banebrydende mængde data er allerede blevet til 10 videnskabelige artikler, som bliver offentliggjort i en særlig udgave af tidsskriftet Astronomy and Astrophysics. Alle disse nye informationer giver astronomerne indblik i stjernedannelsen i det meget tidlige Univers. Man kan studere bevægelserne og andre værdier for de helt unge galakser - og det skyldes altsammen de hele unikke spektroskopiske muligheder, som man har med MUSE.

Forskerholdet, som kalder sig MUSE HUDF Survey Team, ledes af Roland Bacon fra University of Lyon (CRAL, CNRS) i Frankring. De har brugt MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) til at observere et område i det sydlige stjernebillede Fornax (den Kemiske Ovn). Området har allerede været nærstuderet i mange andre sammenhænge, blandt andet af Hubble Rumteleskopet. Derfor kaldes området Hubble Ultra Deep Field, og billedet kan findes som heic0406. Resultatet af undersøgelserne er spektrer af de fjerneste objekter nogensinde. Der er målt præcise spektroskopiske data for 1600 galakser, og det er ti gange flere, end der i det seneste årti med møje og besvær er målt i det område med jordbaserede teleskoper.

De originale HUDF-billeder var nyskabende dybe observationer med NASA/ESA Hubble Space Telescope, og de blev offentliggjort i 2004. På de billeder kunne man se dybere - det vil sige længere væk og længere tilbage i tiden - end nogensinde før, og man så en vrimmel af galakser, hvor nogen af dem er så "unge" som mindre end en milliard år efter Big Bang. Senere er det samme område blevet observeret mange gange med Hubbleteleskopet og med andre teleskoper, og tilsammen er observationerne blevet til det dybeste kig ud i Universet til dato[1]. På trods af Hubbles dybe observationer, er det nu lykkedes for MUSE at finde 72 galakser i det samme område, som aldrig før er set - tillige med en masse andet.

Roland Bacon fortsætter: "MUSE kan noget, som Hubble ikke kan - instrumentet opsplitter lyset fra hvert eneste punkt i billedet i de bagvedliggende farver, og danner dermed et spektrum. Det gør, at det bliver muligt for os at måle afstanden, farverne og andre egenskaber ved alle de galakser, som vi kan se - inklusive altså nogle, som selv Hubble ikke kan se!"

Dataene fra MUSE gør det muligt for os at se svage og meget fjerne galakser helt tilbage i nærheden af Universets begyndelse for omkring 13 milliarder år siden. Instrumentet har fundet galakser, som er 100 gange svagere end hvad der indtil nu er fundet, og det forbedrer vores viden om galakserne helt fra dengang til nu.

De 72 nye galakser er af en type, som kaldes Lyman-alpha kilder, fordi de udelukkende lyser i Lyman-alphalys [2]. Med vores nuværende forståelse for stjerndannelse kan vi ikke helt forklare disse galakser, netop fordi det ser ud som om, de kun lyser klart i denne ene farve. MUSE kan splitte lyset op i de enkelte bølgelængder, og netop derfor ser vi nu disse objekter, selvom det har været usynlige i andre billeder, som for eksempel dem fra Hubble.

"MUSE er helt enestående, fordi vi med det instrument får mulighed for at trække information ud om nogle af de tidligste galakser i Universet - og det endda i et himmelområde, som vi allerede har undersøgt grundigt," forklarer Jarle Brinchmann, som er hovedforfatter til en af de artikler, som beskriver undersøgelsens resultater. Han er fra University of Leiden i Nederlandene, og er tillige tilknyttet Institute of Astrophysics and Space Science ved CAPU i Porto, Portugal. "Vi lærer nye ting om disse galakser, som kun er muligt med spektroskopi. Det kan være kemisk sammensætning og indre bevægelser - og det sker ikke blot med målinger galakse for galakse. Her får vi det hele på een gang for alle galakserne!"

En anden større opdagelse i denne undersøgelse er, at man systematisk finder lysende hydrogenskyer omkring galakser i det tidlige Univers. Det giver astronomerne en ny og lovende måde hvorpå man kan studere, hvordan stoffet flyder ind og ud i disse tidlige galakser.

I de mange nye artikler bliver der beskrevet flere andre mulige måder at bruge denne datamængde på. Her iblandt hvilken rolle de svage galakser har haft ved den kosmiske re-ioniseringsfase, hvor ofte galakserne stødte sammen i det unge Univers, galaktiske vinde, stjernedannelse og kortlægning af stjernernes bevægelser tidligt i Univerets historie.

"Det er bemærkelsesværdigt, at alle disse nye data er optaget uden at vi har brugt MUSEs nylige opgradering Adaptive Optics Facility. Når vi får AOF i brug efter et årti med intensivt arbejde for ESOs astronomer og ingeniører, forventer vi endnu mere revolutionerende opdagelser i fremtiden," slutter Roland Bacon[3].

Noter

[1] Hubble Ultra Deep Field er et af de områder på himlen, som er blevet mest grundigt undersøgt. Til dato er det sket med 13 instrumenter på 8 teleskoper. Her iblandt er ALMA (eso1633), som ESO har part i, og det er tilsammen sket i bølgelængder helt fra Röntgenstråler til radiobølger.

[2] De negativt ladede elektroner, som kredser omkring de positivt ladede atomkerner, har kvantiserede energitilstande. Det betyder, at elektronerne kun kan befinde sig i helt præcise energitilstande, og at de kun kan bevæge sig imellem tilstandene ved at opfange eller afgive præcist bestemte energimængder - kvanter. Lyman-alpha stråling dannes, når elektroner i hydrogenatomer springer fra den næstlaveste til den laveste energitilstand. Den præcise energimængde, som tabes herved, udsendes som lys med een speciel bølgelængde i den ultraviolette del af det elektromagnetiske spektrum. Det lys opfanger astronomerne så med rumteleskoper eller på Jorden med en kraftig rødforskydning. For de data, som beskrives i denne artikel er der tale om en rødforskydning for z ∼ 3 - 6,6, og det betyder, at det ultraviolette Lyman-alpha-lys observeres som synligt eller nær-infrarødt lys fra Jorden.

[3] MUSEs udstyr til Adaptive Optics Facility har allerede gjort det muligt at finde hidtil usete ringe omkring den planetariske tåge IC 4406 (eso1724).

Mere information

Forskningsresultaterne her er offentliggjort i en serie på 10 artikelr i tidsskriftet Astronomy & Astrophysics.

Forskerholdene består af Roland Bacon (University of Lyon, Lyon, Frankrig), Hanae Inami (University of Lyon, Lyon, Frankrig), Jarle Brinchmann (Leiden Observatory, Leiden, Nederlandene; Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Porto, Portugal), Michael Maseda (Leiden Observatory, Leiden, Nederlandene), Adrien Guerou (IRAP, Université de Toulouse, Frankrig; ESO, Garching, Tyskland), A. B. Drake (University of Lyon, Lyon, Frankrig), H. Finley (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, Frankrig), F. Leclercq (University of Lyon, Lyon, Frankrig), E. Ventou (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, Frankrig), T. Hashimoto (University of Lyon, Lyon, Frankrig), Simon Conseil (University of Lyon, Lyon, Frankrig), David Mary (Laboratoire Lagrange, Nice, Frankrig), Martin Shepherd (University of Lyon, Lyon, Frankrig), Mohammad Akhlaghi (University of Lyon, Lyon, Frankrig), Peter M. Weilbacher (Leibniz-Institut für Astrophysik Postdam, Postdam, Tyskland), Laure Piqueras (University of Lyon, Lyon, Frankrig), Lutz Wisotzki (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Tyskland), David Lagattuta (University of Lyon, Lyon, Frankrig), Benoit Epinat (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, Frankrig; Aix Marseille Université, Marseille, Frankrig), Sebastiano Cantalupo (ETH Zurich, Zurich, Schweiz), Jean Baptiste Courbot (University of Lyon, Lyon, Frankrig; ICube, Université de Strasbourg, Strasbourg, Frankrig), Thierry Contini (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, Frankrig), Johan Richard (University of Lyon, Lyon, Frankrig), Rychard Bouwens (Leiden Observatory, Leiden, Nederlandene), Nicolas Bouché (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, Frankrig), Wolfram Kollatschny (AIG, Universität Göttingen, Göttingen, Tyskland), Joop Schaye (Leiden Observatory, Leiden, Nederlandene), Raffaella Anna Marino (ETH Zurich, Zurich, Schweiz), Roser Pello (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, Frankrig), Christian Herenz (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Tyskland), Bruno Guiderdoni (University of Lyon, Lyon, Frankrig), Marcella Carollo (ETH Zurich, Zurich, Schweiz), S. Hamer (University of Lyon, Lyon, Frankrig), B. Clément (University of Lyon, Lyon, Frankrig), G. Desprez (University of Lyon, Lyon, Frankrig), L. Michel-Dansac (University of Lyon, Lyon, Frankrig), M. Paalvast (Leiden Observatory, Leiden, Nederlandene), L. Tresse (University of Lyon, Lyon, Frankrig), L. A. Boogaard (Leiden Observatory, Leiden, Nederlandene), J. Chevallard (Scientific Support Office, ESA/ESTEC, Noordwijk, Nederlandene) S. Charlot (Sorbonne University, Paris, Frankrig), J. Verhamme (University of Lyon, Lyon, Frankrig), Marijn Franx (Leiden Observatory, Leiden, Nederlandene), Kasper B. Schmidt (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Tyskland), Anna Feltre (University of Lyon, Lyon, Frankrig), Davor Krajnović (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Tyskland), Eric Emsellem (ESO, Garching, Tyskland; University of Lyon, Lyon, Frankrig), Mark den Brok (ETH Zurich, Zurich, Schweiz), Santiago Erroz-Ferrer (ETH Zurich, Zurich, Schweiz), Peter Mitchell (University of Lyon, Lyon, Frankrig), Thibault Garel (University of Lyon, Lyon, Frankrig), Jeremy Blaizot (University of Lyon, Lyon, Frankrig), Edmund Christian Herenz (Department of Astronomy, Stockholm University, Stockholm, Sverige), D. Lam (Leiden University, Leiden, Nederlandene), M. Steinmetz (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Tyskland) and J. Lewis (University of Lyon, Lyon, Frankrig).

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

• MUSE HUDF Særudgaven i A&A
• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: I. Survey description, data reduction and source detection” by R. Bacon et al.
• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: II. Spectroscopic Redshift and Line Flux Catalog, and Comparisons to Color Selections of Galaxies at 3 < z < 7” by H. Inami et al.
• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: III. Testing photometric redshifts to 30th magnitude” by J. Brinchmann et al.
• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: IV. An Overview of C III] Emitters” by M. V. Maseda et al.
• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: V. Spatially resolved stellar kinematics of galaxies at redshift 0.2 ≲ z ≲ 0.8” b A. Guérou
• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: VI. The Faint-End of the Lyα Luminosity Function at 2.91 < z < 6.64 and Implications for Reionisation” by A. B. Drake et al.
• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey:VII. Fe II* Emission in Star-Forming Galaxies” by H. Finley et al.
• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: VIII. Extended Lyman α haloes” by F. Leclercq et al.
• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: IX. evolution of galaxy merger fraction up to z ≈ 6” by E. Ventou et al.
• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: X. Lyα Equivalent Widths at 2.9 < z < 6.6” by T. Hashimoto et al.
• MUSE
• MUSE og dens Adaptive Optics Facility (eso1724)

Kontakter

Roland Bacon
Lyon Centre for Astrophysics Research (CRAL)
France
Mobil: +33 6 08 9 14 27
E-mail: roland.bacon@univ-lyon1.fr

Jarle Brinchmann
University of Leiden
Netherlands
Mobil: +31 6 50 92 51 89
E-mail: jarle@strw.leidenuniv.nl

Davor Krajnovic
Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam
Germany
Mobil: +49 160 24 34 574
E-mail: dkrajnovic@aip.de

Thierry Contini
Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie
France
Mobil: +33 6 62 64 12 68
E-mail: thierry.contini@irap.omp.eu

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 eso1738 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.