Lehdistötiedote
ALMA kirjoittaa uusiksi maailmankaikkeuden tähtien vauvabuumin historiaa
Ennätyksiä rikkova etäisten galaksien apaja käsittää etäisimmän tähän mennessä julkaistun havainnon vedestä
13. maaliskuuta 2013
ALMA-teleskoopilla (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) tehdyt havainnot osoittavat, että maailmankaikkeuden voimakkain tähtienmuodostusvaihe oli paljon aiemmin oletettua aikaisemmin. Tulokset julkaistiin sarjassa tutkimusjulkaisuja, jotka julkaistiin tiedejulkaisu Naturen numerossa 14. maaliskuuta 2013 ja tiedejulkaisussa Astrophysical Journal. Tutkimus on tuorein esimerkki uudelta, tänään käyttöön vihittävältä kansainväliseltä ALMA-observatoriolta tulevista havainnoista.
Kiivaimman tähtiensyntyvaiheen oletetaan tapahtuneen massiivisissa, kirkkaissa galakseissa varhaisessa maailmankaikkeudessa. Nämä tähtiryöppygalaksit muuttavat valtavia kosmisen kaasun ja tomun määriä uusiksi tähdiksi kiivasta tahtia — useita satoja kertoja nopeammin kuin oman galaksimme, Linnunradan kaltaiset ylväät spiraaligalaksit. Katsomalla kauas avaruuteen, niin kaukaisia galakseja, että niiden valolta on kestänyt useita miljardeja vuosia saavuttaa meidät, tähtitieteilijät voivat havaita tätä vilkasta vaihetta maailmankaikkeuden nuoruudessa.
"Mitä kaukaisempi galaksi on, sitä kauemmas ajassa katsotaan. Mittaamalla niiden etäisyyksiä voimme siten koota kasaan aikajanan siitä kuinka kiihkeästi maailmankaikkeus teki uusia tähtiä eri vaiheissa 13.7 miljardin vuoden historiaansa," sanoo Joaquin Vieira (California Institute of Technology, USA), joka johti tutkimusryhmää ja on julkaisusarja Naturessa julkaistavan artikkelin pääkirjoittaja.
Kansainvälisen tutkijaryhmän tutkijat havaitsivat nämä kaukaiset ja arvoitukselliset tähtiryöppygalaksit ensimmäisenä Yhdysvaltain kansallisen tiedesäätiön 10-metrisellä SPT-teleskoopilla (South Pole Telescope) ja käyttivät sitten ALMA:a zoomatakseen niihin ja tutkiakseen nuoren maailmankaikkeuden vauvabuumia. He yllättyivät havaitessaan, että monet näistä etäisistä, tomuisista, tähtiä muodostavista galakseista ovat jopa aikaisemmin oletettua kauempana. Tämä tarkoittaa sitä, että keskimäärin niiden tähtien synnyn ryöpyt tapahtuivat 12 miljardia vuotta sitten, kun maailmankaikkeus oli hieman alle 2 miljardia vuotta vanha eli täydet miljardi vuotta aikaisemmin kuin aiemmin ajateltiin.
Kaksi galaksia näistä ovat lajinsa etäisimmät koskaan havaitut. Ne ovat niin kaukana, että niiden valo aloitti matkansa, kun maailmankaikkeus oli vain miljardin vuoden ikäinen. Lisäksi toisesta näistä ennätyksen rikkojista on havaittu vesimolekyylejä, mikä tarkoittaa kaikkein etäisintä julkaistua havaintoa vedestä maailankaikkeudessa.
Tutkimusryhmä käytti ALMA:n vertaansa vailla olevaa herkkyyttä taltioidakseen valoa 26:sta näistä galakseista noin kolmen millimetrin aallonpituuksilla. Näiden galaksien kaasumolekyylit voivat tuottaa valoa tietyillä aallonpituuksilla ja nämä aallonpituudet venyvät maailmankaikkeuden laajenemisen johdosta miljardien vuosien aikana, joka valolta kestää saavuttaa meidät. Mittaamalla venyneitä aallonpituuksia tähtitieteilijät voivat laskea kuinka kauan valon matka on kestänyt ja sijoittaa jokaisen galaksin oikeaan kohtaan kosmoksen historiaa.
"ALMA:n herkkyys ja laaja aallonpituusalue tarkoittavat, että saatoimme tehdä mittauksemme vain jokusessa minuutissa galaksia kohden, mikä on noin sata kertaa nopeammin kuin aikaisemmin," sanoo Axel Weiss (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Saksa), joka johti galaksien etäisyyksien mittausprojektia. "Aikaisemmin tämänkaltaiset mittaukset olisivat olleet työläs prosessi, jossa yhdistetään aineistoa sekä näkyvän valon että radioteleskoopeilta."
Suurimmassa osassa tapauksista ALMA:n havainnot saattoivat yksin osoittaa etäisyyden, mutta joidenkin galaksien tapauksessa tutkimusryhmä yhdisti ALMA:n havaintoaineiston muilla teleskoopeilla tehtyihin mittauksiin. Näihin sisältyivät APEX-teleskooppi (Atacama Pathfinder Experiment) ja ESO:n VLT-teleskooppi [1].
Tähtitieteilijät käyttivät vain osittaista 16 teleskoopin sarjaa ALMA:n koko 66 jättiläisantennin kokoelmasta, sillä observatorio oli yhä rakenteilla 5000 metrin korkeudella merenpinnasta syrjäisellä Chajnantorin ylätasangolla Chilen Andeilla. Valmistuttuaan ALMA on vieläkin herkempi ja kykenee havaitsemaan yhä himmeämpiä galakseja. Tähän tutkimukseen tähtitieteilijät valitsivat kirkkaimpia. He hyödynsivät myös luonnon auttavaa kättä käyttämällä gravitaatiolinssi-ilmiötä, jonka Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria ennusti. Siinä etäisestä galaksista tuleva valo vääristyy lähempänä olevan, linssinä toimivan etualan galaksin painovoiman johdosta ja sa etäisen kohteen näyttämään kirkkaammalta.
Ymmärtääkseen tarkasti kuinka paljon tämä gravitaatiolinssi-ilmiö kirkasti galaksien kuvia tutkimusryhmä teki niistä terävämpiä kuvia käyttäen lisäksi ALMA:n havaintoja noin 0.9 millimetrin aallonpituuksilla.
"Nämä kauniit ALMA:n kuvat esittävät taustan galakseja vääristyneinä moninkertaisiksi valon kaariksi, jotka tunnetaan Einsteinin renkaina, jotka ympäröivät etualan galakseja," sanoo Yashar Hezaveh (McGill University, Montreal, Kanada), joka johti gravitaatiolinssi-ilmiötutkimusta. "Me käytämme miljardien valovuosien etäisyyksillä olevia galakseja ympäröiviä valtavia pimeän aineen määriä kosmisina teleskooppeina saadaksemme vieläkin etäisemmät galaksit näyttämään suuremmilta ja kirkkaammilta."
Vääristymän analysointi paljastaa, että jotkin etäisistä, tähtiä muodostavista galakseista ovat yhtä kirkkaita kuin 40 biljoonaa (40 miljoonaa miljoonaa) Aurinkoa ja että gravitaatiolinssi-ilmiö on kirkastanut niitä 22-kertaisiksi.
"Vain muutamia gravitaatiolinssigalakseja on löydetty ennen näitä alimillimetriaallonpituuksia, mutta nyt SPT- ja ALMA-teleskoopit ovat löytäneet niitä tusinoittain," sanoi Carlos De Breuck (ESO), tutkimusryhmän jäsen. "Tämänkaltaista tiedettä tehtiin aikaisemmin lähinnä näkyvän valon aallonpituuksilla käyttäen Hubblen avaruusteleskooppia, mutta meidän tuloksemme osoittavat, että ALMA on hyvin tehokas uusi toimija alalla."
"Tämä on loistava esimerkki maailmanlaajuisen tähtitieteilijäryhmän yhteistyöstä huippulaitteita käyttäen saatujen hämmästyttävien löytöjen tekemiseksi," sanoi ryhmän jäsen Daniel Marrone (University of Arizona, USA). "Tämä on vasta ALMA:n toiminnan ja näiden tähtiryöppygalaksien tutkimuksen alkua. Seuraavassa vaiheessa tutkimme näitä kohteita yksityiskohtaisemmin ja selvitämme täsmälleen kuinka ja miksi ne muodostavat tähtiä niin suunnatonta tahtia."
Lisähuomiot
[1] Täydentäviä havaintoja tehtiin APEX-teleskoopilla, VLT-teleskoopilla, ATCA-teleskoopilla (Australia Telescope Compact Array) ja SMA-teleskoopilla (Submillimeter Array).
Lisätietoa
Tämä tutkimus esitettiin tieteellisessä artikkelissa “Dusty starburst galaxies in the early Universe as revealed by gravitational lensing”, jonka kirjoittivat J. Vieira et al. ja joka julkaistiin julkaisusarjassa Nature. Galaksien etäisyyksien mittaamista käsittelevä työ esitettiin artikkelissa “ALMA redshifts of millimeter-selected galaxies from the SPT survey: The redshift distribution of dusty star-forming galaxies”, jonka kirjoittivat A. Weiss et al. ja joka julkaistiin julkaisusarjassa Astrophysical Journal. Gravitaatiolinssitutkimus esitettiin artikkelissa “ALMA observations of strongly lensed dusty star-forming galaxies”, jonka kirjoittivat Y. Hezaveh et al. ja joka myös julkaistiin julkaisusarjassa Astrophysical Journal.
Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) on yhteistyöhanke johon osallistuvat Eurooppa, Pohjois-Amerikka ja Itä-Aasia yhteistyössä Chilen kanssa. ALMA:a rahoittavat Euroopassa Euroopan eteläinen observatorio (ESO), Pohjois-Amerikassa Yhdysvaltain kansallinen tiedesäätiö (NSF) yhteistyössä Kanadan kansallisen tutkimusneuvoston (NRC) ja Taiwanin kansallisen tiedeneuvoston (NSC) kanssa, ja Itä-Aasiassa Japanin kansalliset luonnontieteelliset instituutit (NINS) yhteistyössä Taiwanin Academia Sinican (AS) kanssa. ALMA:n rakentamista ja toimintaa ohjaa Euroopan osalta ESO, Pohjois-Amerikan osalta Kansallinen radiotähtitieteen observatorio (NRAO), jota hallinnoi Associated Universities, Inc. (AUI), ja Itä-Aasian osalta Japanin Kansallinen tähtitieteellinen observatorio (NAOJ). Yhteinen ALMA-observatorio (JAO) huolehtii ALMA:n rakentamisen, kokoonpanon ja operaation yhtenäisestä johdosta ja hallinnoinnista.
ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 15 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, vallankumouksellisen ALMA-teleskoopin eurooppalainen yhteistyökumppani. Parhaillaan ESO suunnittelee 39-metrin kokoista optisen/lähi-infrapuna-alueen European Extremely Large -teleskooppia (E-ELT) josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.
Linkit
- Tutkimusjulkaisu (J. Vieira et al.)
- Tutkimusjulkaisu (A. Weiss et al.) galaksien etäisyyksien mittaamisesta
- Tutkimusjulkaisu (Y. Hezaveh et al.) gravitaatiolinssitutkimuksesta
- Lisätietoja ALMA:sta ESO:n sivuilla
- Yhteinen ALMA-observatorio
- Valokuvia ALMA:sta
- Videoita ALMA:sta
Yhteystiedot
Axel Weiss
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Bonn, Germany
Puh.: +49 228 525 273
Sähköposti: aweiss@mpifr-bonn.mpg.de
Joaquin Vieira
California Institute of Technology
USA
Matkapuhelin: +1 949 887 5795
Sähköposti: vieira@caltech.edu
Yashar Hezaveh
McGill University
Montréal, Canada
Puh.: +1 514 398 7032
Sähköposti: yasharh@physics.mcgill.ca
Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org
Douglas Pierce-Price
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6759
Sähköposti: dpiercep@eso.org
Carlos de Breuck
ESO
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6613
Sähköposti: cdebreuc@eso.org
Charles E. Blue
National Radio Astronomy Observatory, Public Information Officer
Charlottesville, USA
Puh.: +1 434 296 0314
Sähköposti: cblue@nrao.edu
Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network
ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org
Tiedotteesta
Tiedote nr.: | eso1313fi |
Nimi: | Galaxies |
Tyyppi: | Early Universe : Galaxy : Activity : Starburst |
Facility: | Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, Hubble Space Telescope, South Pole Telescope |
Science data: | 2013Natur.495..344V 2013ApJ...767...88W 2013ApJ...767..132H |
Our use of Cookies
We use cookies that are essential for accessing our websites and using our services. We also use cookies to analyse, measure and improve our websites’ performance, to enable content sharing via social media and to display media content hosted on third-party platforms.
ESO Cookies Policy
The European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO) is the pre-eminent intergovernmental science and technology organisation in astronomy. It carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities for astronomy.
This Cookies Policy is intended to provide clarity by outlining the cookies used on the ESO public websites, their functions, the options you have for controlling them, and the ways you can contact us for additional details.
What are cookies?
Cookies are small pieces of data stored on your device by websites you visit. They serve various purposes, such as remembering login credentials and preferences and enhance your browsing experience.
Categories of cookies we use
Essential cookies (always active): These cookies are strictly necessary for the proper functioning of our website. Without these cookies, the website cannot operate correctly, and certain services, such as logging in or accessing secure areas, may not be available; because they are essential for the website’s operation, they cannot be disabled.
Functional Cookies: These cookies enhance your browsing experience by enabling additional features and personalization, such as remembering your preferences and settings. While not strictly necessary for the website to function, they improve usability and convenience; these cookies are only placed if you provide your consent.
Analytics cookies: These cookies collect information about how visitors interact with our website, such as which pages are visited most often and how users navigate the site. This data helps us improve website performance, optimize content, and enhance the user experience; these cookies are only placed if you provide your consent. We use the following analytics cookies.
Matomo Cookies:
This website uses Matomo (formerly Piwik), an open source software which enables the statistical analysis of website visits. Matomo uses cookies (text files) which are saved on your computer and which allow us to analyze how you use our website. The website user information generated by the cookies will only be saved on the servers of our IT Department. We use this information to analyze www.eso.org visits and to prepare reports on website activities. These data will not be disclosed to third parties.
On behalf of ESO, Matomo will use this information for the purpose of evaluating your use of the website, compiling reports on website activity and providing other services relating to website activity and internet usage.
Matomo cookies settings:
Additional Third-party cookies on ESO websites: some of our pages display content from external providers, e.g. YouTube.
Such third-party services are outside of ESO control and may, at any time, change their terms of service, use of cookies, etc.
YouTube: Some videos on the ESO website are embedded from ESO’s official YouTube channel. We have enabled YouTube’s privacy-enhanced mode, meaning that no cookies are set unless the user actively clicks on the video to play it. Additionally, in this mode, YouTube does not store any personally identifiable cookie data for embedded video playbacks. For more details, please refer to YouTube’s embedding videos information page.
Cookies can also be classified based on the following elements.
Regarding the domain, there are:
- First-party cookies, set by the website you are currently visiting. They are stored by the same domain that you are browsing and are used to enhance your experience on that site;
- Third-party cookies, set by a domain other than the one you are currently visiting.
As for their duration, cookies can be:
- Browser-session cookies, which are deleted when the user closes the browser;
- Stored cookies, which stay on the user's device for a predetermined period of time.
How to manage cookies
Cookie settings: You can modify your cookie choices for the ESO webpages at any time by clicking on the link Cookie settings at the bottom of any page.
In your browser: If you wish to delete cookies or instruct your browser to delete or block cookies by default, please visit the help pages of your browser:
Please be aware that if you delete or decline cookies, certain functionalities of our website may be not be available and your browsing experience may be affected.
You can set most browsers to prevent any cookies being placed on your device, but you may then have to manually adjust some preferences every time you visit a site/page. And some services and functionalities may not work properly at all (e.g. profile logging-in, shop check out).
Updates to the ESO Cookies Policy
The ESO Cookies Policy may be subject to future updates, which will be made available on this page.
Additional information
For any queries related to cookies, please contact: pdprATesoDOTorg.
As ESO public webpages are managed by our Department of Communication, your questions will be dealt with the support of the said Department.