Lehdistötiedote

APEX-teleskoopilla ensimmäinen lähikuva kaukaisen universumin tähtitehtaista

21. maaliskuuta 2010

Tähtitieteilijät ovat tehneet ensimmäistä kertaa suoria mittauksia hyvin kaukaisessa galaksissa sijaitsevan tähtien syntyalueen koosta ja kirkkaudesta. Mittausten alkusysäyksenä oli APEX-teleskoopin avulla tehty onnekas havainto. Kyseinen galaksi sijaitsee niin etäällä ja sen valo matkaa meille saakka niin kauan, että näemme sen sellaisena kuin se oli 10 miljardia vuotta sitten. Kosminen gravitaatiolinssi suurentaa galaksia siten, että näemme siitä lähikuvan, joka ei muilla keinoin olisi mahdollinen. Tämä onnekas sattuma paljastaa galaksien tähtien rajun syntyprosessin universumin varhaisvaiheessa. Tähtien syntyalueet muodostuivat silloin sata kertaa nopeammin kuin nuoremmissa galakseissa. Tutkimustulokset julkaistaan tänään verkossa ilmestyvässä Nature-lehdessä.

Tähtitieteilijät tutkivat massiivista galaksijoukkoa [1] havainnoimalla sitä valon alimillimetriaallonpituusalueella APEX (Atacama Pathfinder Experiment) -teleskoopin avulla. Galaksijoukkoa kauempaa löytyi yllättäen uusi, poikkeuksellisen kirkas galaksi. Se on kirkkain alimillimetrialueella koskaan havaittu hyvin kaukainen galaksi. Galaksi on niin kirkas, koska sen kosmiset pölyrakeet hohtavat tähtien valon kuumentamina. Uusi galaksi sai nimekseen SMM J2135-0102.

”Hämmästyimme suuresti löytäessämme yllättävän kirkkaan kohteen odottamattomasta paikasta. Huomasimme pian, että kyseessä oli aiemmin tuntematon, kaukainen galaksi, jonka lähempänä sijaitseva galaksijoukko suurensi”, kertoo ESOn Carlos De Breuck, yksi tutkimusryhmän jäsenistä. De Breuck teki nämä havainnot APEX-teleskoopilla, joka sijaitsee Chajnantorin ylängöllä 5 100 metrin korkeudessa Chilen Andeilla.

Nimekseen SMM J2135-0102 saaneen uuden galaksin kirkkaus johtuu edessä sijaitsevasta massiivisesta galaksijoukosta. Tämän galaksijoukon valtavan massan vetovoimakenttä toimii niin kutsuttuna gravitaatiolinssinä [2]. Se taittaa kauempana sijaitsevan galaksin valon teleskoopin tavoin, jolloin galaksi näkyy tavallista suurempana ja kirkkaampana. Koska välissä oleva galaksijoukko ja kaukainen galaksi sattuvat sijaitsemaan sopivassa kulmassa, suurennus on 32-kertainen.

”Suurennus paljastaa kaukaisesta galaksista ennennäkemättömän tarkkoja yksityiskohtia, vaikka valolta on kestänyt noin 10 miljardia vuotta matkata meille saakka. Alimillimetrialueen teleskooppijärjestelmällä tehtyjen jatkohavaintojen avulla olemme pystyneet tutkimaan suurella tarkkuudella pilviä, joissa galaksin uudet tähdet syntyvät”, selittää havainnosta raportoivan artikkelin pääkirjoittaja Mark Swinbank Durhamin yliopistosta.

Suurennus tarkoittaa, että tähtiä synnyttävät pilvet voidaan erottaa galaksin keskeltä vain muutaman valovuoden tarkkuuteen saakka eli lähes samassa koossa kuin oman Linnunratamme jättiläispilvet. Jotta näin tarkat yksityiskohdat näkyisivät ilman gravitaatiolinssin apua, tarvittaisiin tulevaisuuden teleskooppia, kuten APEXin kanssa samalle ylängölle parhaillaan rankennettavaa ALMA-teleskooppijärjestelmää (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Onnekas havainto oli siten tutkijoille ainutlaatuinen ennakkovilkaisu tieteen mahdollisuuksiin muutaman vuoden kuluttua.

Nämä ”tähtitehtaat” muistuttavat kooltaan Linnunradan vastaavia, mutta ovat niitä satoja kertoja kirkkaampia. Tämä viittaa siihen, että tähtien syntyminen on ollut näiden galaksien varhaisvaiheessa paljon rajumpi prosessi kuin meitä ajallisesti ja paikallisesti lähempänä olevissa galakseissa. Pilvet näyttävät monessa suhteessa samanlaisilta kuin lähiuniversumin tähtiä synnyttävien pilvien tiheimmät ytimet.

”SMM J2135-0102 tuottaa tähtiä arviomme mukaan noin 250 auringon vuosivauhdilla. Tähtien syntyminen sen suurissa pölypilvissä poikkeaa lähiuniversumin vastaavista prosesseista. Havaintomme viittaavat kuitenkin myös siihen, että näissä kaukaisissa galakseissa tapahtuvaan tähtien syntymiseen ja lähigalaksien tiheimpiin tähtien syntyalueisiin pitäisi päteä samanlainen perusfysiikka”, de Breuck toteaa.

Lisähuomiot

[1]Galaksijoukot ovat universumin massiivisimpia painovoiman koossa pitämiä kohteina. Ne koostuvat sadoista tuhansista galakseista, jotka kuitenkin edustavat vain noin kymmenesosaa niiden kokonaismassasta. Suurin osa galaksijoukkojen noin miljoona miljardia (10¹⁵) kertaa Auringon suuruisesta massasta koostuu kuumasta kaasusta ja pimeästä aineesta. Nyt havainnoitava galaksijoukko tunnetaan nimellä MACS J2135-010217 (tai MACS J213512.10-010258.5). Se sijaitsee meistä noin neljän miljardin valovuoden päässä.

[2] Gravitaatiolinssi on Albert Einsteinin suhteellisuusteoriassaan ennustama ilmiö. Massaltaan valtavan suuret, meidän ja hyvin kaukaisten galaksien välissä sijaitsevat galaksijoukot toimivat painovoimansa ansiosta erittäin tehokkaina linsseinä, jotka taittavat taustalla olevista galakseista tulevan valon. Galaksijoukon massan jakautumisesta riippuen esiintyy erilaisia kiinnostavia ilmiöitä, kuten kohteen suurentumista, muodon vääristymistä ja vääntymistä jättimäisiksi kaariksi sekä useiden kuvien syntymistä samasta lähteestä.

Lisätietoa

Hankkeen tutkimustulokset on esitelty artikkelissa ”Intense star formation within resolved compact regions in a galaxy at z=2.3” (A. M. Swinbank et al., DOI 10.1038/nature08880), joka julkaistaan tänään verkossa ilmestyvässä Nature-lehdessä.

Tutkimusryhmään kuuluvat A. M. Swinbank, I. Smail, J. Richard, A. C. Edge ja K. E. K. Coppin (Durhamin yliopiston laskennallisen kosmologian instituutti, Iso-Britannia), S. Longmore, R. Blundell, M. Gurwell ja D. Wilner (Harvard-Smithsonian Center For Astrophysics, Yhdysvallat), A. I. Harris ja L. J. Hainline (Marylandin yliopiston tähtitieteen laitos, Yhdysvallat), A.J. Baker (Rutgersin yliopiston fysiikan ja tähtitieteen laitos, New Jersey, Yhdysvallat), C. De Breuck, A. Lundgren ja G. Siringo (ESO), R. J. Ivison (Ison-Britannian avaruustekniikan keskus UK ATC ja Edinburghin kuninkaallinen observatorio, Iso-Britannia), P. Cox, M. Krips ja R. Neri (Institut de Radio Astronomie Millimétrique, Ranska), B. Siana (California Institute of Technology, Yhdysvallat), D. P. Stark (Cambridgen yliopiston tähtitieteen instituutti, Iso-Britannia) ja J. D. Younger (Institute for Advanced Study, Yhdysvallat).

APEX (Atacama Pathfinder Experiment) on kuivalla Chajnantorin ylängöllä 5 100 metrin korkeudessa Chilen Andeilla sijaitseva 12-metrinen teleskooppi. APEX havainnoi millimetri- ja alimetriaallonpituuksia. Tämä aallonpituusalue on tähtitieteessä vielä suhteellisen kartoittamaton. Sen tutkiminen edellyttää herkkiä ilmaisimia sekä Chajnantorin tavoin erittäin korkealla ja kuivassa ympäristössä sijaitsevaa observatorioaluetta. APEX on suurin eteläisellä pallonpuoliskolla toimiva alimillimetrialueen teleskooppi. Se on toteutettu yhteisprojektina, johon osallistuvat Radioastronomian Max Planck -instituutti (Max-Planck-Institut für Radioastronomie), Onsalan avaruusobservatorio ja ESO. APEX-teleskoopin operoinnista Chajnantorissa vastaa ESO. APEX toimii ALMA-teleskooppijärjestelmän edeltäjänä. Se pohjautuu ALMAa varten samalle ylängölle rakennettuun prototyyppiantenniin, ja sillä tultaneen löytämään useita kohteita, joita voidaan tutkia yksityiskohtaisemmin ALMAn avulla.

Linkit

• Tutkimusartikkeli (oikovedos)
• Lisätietoja APEX-teleskoopista

Yhteystiedot

Katri Koskela
Viestintharjoittelija Suomen Akatemian viestint
Vilhonvuorenkatu 6 PL 99 00501 Helsinki Sähköposti: etunimi.sukunimi@aka.fi

Mark Swinbank
Durham University
Durham, United Kingdom
Puh.: +44 191 334 3786
Sähköposti: a.m.swinbank@durham.ac.uk

Carlos de Breuck
ESO
Garching, Germany
Puh.: +49 89 3200 6613 (until 23 March available on +1 626 272 8473, time zone PDT, USA)
Sähköposti: cdebreuc@eso.org

Douglas Pierce-Price
ESO
Garching, Germany
Puh.: +49 89 3200 6759
Sähköposti: dpiercep@eso.org

Connect with ESO on social media

Tämä on ESO:n lehdistötiedotteen käännös eso1012.