Pressmeddelande

Teleskopet APEX bakom första närbilden av stjärnfabriker i det avlägsna universum

21 mars 2010

Astronomer har för första gången gjort direkta mätningar av storleken och ljusstyrkan hos områden där nya stjärnor föds i en mycket avlägsen galax. Upptäckten gjordes tack vare en slump med teleskopet APEX. Galaxen ligger så långt bort, och dess ljus har tagit så pass lång tid att nå oss, att vi ser den så som den var för 10 miljarder år sedan. En kosmisk "gravitationslins" förstorar galaxen och ger en närbild som annars skulle ha varit omöjlig att fånga. Lyckträffen avslöjar hektisk och livlig stjärnbildning hos galaxer i det tidiga universum, där stjärnbarnkammare bildas i en takt som är hundra gånger snabbare än i yngre galaxer. Forskningsresultaten publiceras idag i tidskriften Natures online-upplaga.

När astronomerna observerade en tung galaxhop [1] med teleskopet APEX (Atacama Pathfinder Experiment) i ljusvåglängder kring en millimeter, så kallat submillimeterljus, så upptäckte de en ny och unikt ljusstark galax. Denna galax, som ligger mycket längre bort än hopen, är den ljusstarkaste avlägsna galax som någonsin setts i submillimeterljus. Den lyser så starkt på grund av kosmiska stoftkorn i galaxen som glöder efter att ha värmts upp av stjärnljus. Den nya galaxen har getts katalognamnet SMM J2135-0102.

Teammedlemmen Carlos De Breuck vid ESO genomförde observationerna vid APEX-teleskopet på Chajnantor-platån 5000 meter över havet i de chilenska Anderna.

- Vi blev helt häpna över att hitta ett så överraskande ljust objekt som inte var där vi väntade oss, säger han. Vi insåg snabbt att det var en tidigare okänd, avlägsen galax som var förstorad av den mer näraliggande galaxhopen.

Den nya galaxen, SMM J2135-0102, lyser så starkt som den gör på grund av den tunga galaxhopen som ligger i förgrunden. Hopens ofantliga massa böjer ljuset från den mer avlägsna galaxen så att hopen fungerar som en gravitationslins [2]. Som i ett teleskop förstorar och förstärker linsen vår bild av den avlägsna galaxen. Sedda från jorden ligger både hopen och den avlägsna galaxen nästan i linje, vilket gör att galaxen förstoras med så mycket som 32 gånger.

– Förstoringsgraden visar upp galaxen i aldrig tidigare skådad detalj, trots att den ligger så långt bort att dess ljus har tagit 10 miljarder år för att nå oss, förklarar Mark Swinbank, forskare vid Durhamuniversitet och huvudförfattare till artikeln som beskriver upptäckten.

– I uppföljningsobservationer med teleskopet SMA (Submillimeter Array) har vi med mycket stor noggrannhet kunnat studera molnen i galaxen där stjärnor bildas.

Förstoringsgraden betyder att de stjärnbildande molnen i galaxen kan urskiljas ner till en skala på bara ett par hundra ljusår - vilket är närapå samma storlek som jättemoln i vår egen galax, Vintergatan. För att kunna se sådana detaljer utan gravitationslinsens hjälp skulle man behöva framtida teleskop som ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), som just nu byggs på samma platå som APEX. Den lyckliga upptäckten har därför gett astronomer en unik förhandsbild av de vetenskapliga resultaten som kommer att vara möjliga inom ett par år.

Dessa "stjärnfabriker" är ungefär lika stora som motsvarande moln i Vintergatan, men de lyser hundra gånger starkare. Det tyder på att stjärnbildning i dessa galaxers ungdom är en mycket livligare process än man sett tecken av i galaxer som ligger närmare oss i tid och rum. På många sätt påminner dessa ställen snarare om de tätaste kärnorna hos de stjärnbildande molnen i vårt närområde i universum.

– Vi uppskattar att SMM J2135-0102 håller på att tillverka stjärnor i en takt som motsvarar ungefär 250 solar per år, säger de Breuck.

– Stjärnbildning i dess stora gasmoln liknar inte det vi ser i det näraliggande universum. Men våra observationer tyder också på att vi borde kunna använda liknande underliggande fysik som i de tätaste stjärnbarnkammarna i näraliggande galaxer för att kunna första hur stjärnor föds i dessa mer avlägsna galaxer.

Noter

[1]Galaxhopar är bland de tyngsta objekt i universum som hålls ihop av tyngdkraften. De utgörs av hundratals till tusentals galaxer, som tillsammans utgör bara en tiondel av deras totala massa. Huvuddelen av massan, som uppgår till tusen biljoner [10¹⁵] gånger solens massa, utgörs av het gas och mörk materia. I det aktuella fallet, har hopen beteckningen MACS J2135-010217 (eller MACS J213512.10-010258.5) och ligger på ungefär fyra miljoner ljusårs avstånd.

[2] Gravitationslinsning är en effekt som förutspåddes av Albert Einsteins allmänna relativitetsteori. Galaxhopar fungerar som extremt effektiva gravitationella linser på grund av deras stora massor och att de ligger mitt emellan oss och mer avlägsna galaxer, var ljus de böjer emot oss. Beroende på hur hopens massa är fördelad kan en mängd spännande effekter uppträda, som till exempel förstoring, förvridning, gigantiska bågar och multipla bilder av samma källa.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel, "Intense star formation within resolved compact regions in a galaxy at z=2.3" (A. M. Swinbank m. fl.) som publiceras i tidskriften Natures webbupplaga idag och i den tryckta tidskriften den 1 april 2010.

Forskarteamet består av A. M. Swinbank, I. Smail, J. Richard, A. C. Edge och K. E. K. Coppin (Institutet för beräkningskosmologi, Durhamuniversitet, Storbritannien), S. Longmore, R. Blundell, M. Gurwell och D. Wilner (Harvard-Smithsonian Center For Astrophysics, USA), A. I. Harris och L. J. Hainline (Astronomiska institutionen, University of Maryland, USA), A.J. Baker (Institutionen för fysik och astronomi, Rutgers, University of New Jersey, USA), C. De Breuck, A. Lundgren och G. Siringo (ESO), R. J. Ivison (UKATC och Royal Observatory of Edinburgh, Storbritannien), P. Cox, M. Krips och R. Neri (Institutet för millimetrisk radioastronomi, Frankrike), B. Siana (California Institute of Technology, USA), D. P. Stark (Institute of Astronomy, University of Cambridge, Storbritannien) och J. D. Younger (Institute for Advanced Study, USA).

Teleskopet APEX (Atacama Pathfinder Experiment) är ett 12-meters teleskop som är beläget 5100 meter over havet på den torra Chajnantorplatån i de chilenska Anderna. APEX observerar i ljus med våglängd kring och strax under en millimeter (submillimeterljus). Detta våglängdsområde är relativt outforskat för astronomi och kräver både avancerade detektorer och en högt belägen och mycket torr observationsplats som Chajnantor. APEX, det södra halvklotets största submillimeterteleskop, är ett samarbete mellan Max-Planck-Institutet för radioastronomi, Onsala rymdobservatorium och ESO, där ESO står för driften. APEX är en "vägvisare" för ALMA - teleskopet baseras på en prototypantenn som byggts för ALMA-projektet. APEX är dessutom beläget på samma platå och kan hitta många himmelsobjekt som ALMA kommer att kunna studera i detalj.

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta mellanstatliga organisation för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 14 länder: Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av kraftfulla markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra viktiga vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal driver ESO Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och VISTA, det största kartläggningsteleskopet. ESO är den europeiska partnern i ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och det största astronomiska projekt som finns. ESO planerar för närvarande ett 42-meters europeiskt extremt stort teleskop för synligt och infrarött ljus, E-ELT, som kommer att bli "världens största öga mot himlen".

Länkar

• Forskningsartikel (förhandstryck)
• Mer information om APEX

Kontakter

Mark Swinbank
Durham University
Durham, United Kingdom
Tel: +44 191 334 3786
E-post: a.m.swinbank@durham.ac.uk

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

Douglas Pierce-Price
ESO
Garching, Germany
Tel: +49 89 3200 6759
E-post: dpiercep@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1012 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.