Pressmeddelande

Därför missar astronomer 90 procent av de mest avlägsna galaxerna

24 mars 2010

Astronomer har länge vetat att mycket av det ljus som skulle kunna ses från universums mest avlägsna galaxer aldrig når fram till deras teleskop. Nu tack vare extremt djupa observationer med två av de fyra 8,2-meters jätteteleskopen som utgör ESO:s observatorium VLT (Very Large Telescope), samt ett unikt specialgjort filter, har astronomer kunnat fastställa hur pass stort bortfallet är. Det överraskande resultatet är att bland galaxerna vars ljus tar 10 miljarder år att nå oss är det en stor andel som inte alls går att upptäcka. Kartläggningen har också avslöjat några av de ljussvagaste galaxerna som någonsin uppmätts från i denna svunna epok i universums historia.

När astronomer gör kartläggningar av hur mycket stjärnor som bildas i det mycket avlägsna universum använder astronomer ofta ljus från vätgas. I synnerhet används ljus med en viss våglängd, kallad Lyman-alfa, som är ett slags fingeravtryck för just grundämnet väte [1]. Dock har man länge misstänkt att många avlägsna galaxer slinker undan kartläggningar i just Lyman-alfa-ljus. Nu har en helt ny kartläggning med VLT för första gången visat att det är precis så det ligger till. Största delen av Lyman-alfa-ljuset kommer aldrig ut från galaxen som avger det. Det betyder att så mycket som 90 procent av galaxer helt enkelt saknas i tidigare Lyman-alfa-kartläggningar,

Matthew Hayes är huvudförfattare till en artikel som publiceras i veckans nummer av Nature.

- Astronomer har alltid vetat att en viss andel av galaxerna kom undan deras kartläggningar i Lyman-alfa, men nu har vi för första gången en mätning på det. Antalet saknade galaxer är stort, säger Matthew Hayes.

För att kunna klura ut hur mycket ljus som missats använde Hayes och hans forskarkolleger VLT:s kamera FORS tillsammans med ett specialgjort smalbandsfilter [2] för att mäta just ljuset från Lyman-alfa, på samma sätt som i vanliga Lyman-alfa-kartläggningar. Sedan observerade de samma delen av rymden med den nya kameran HAWK-I, som är monterad vid ett annat av VLT:s fyra jätteteleskop. Även denna gång letade de efter ljus från glödande vätgas, men med en annan våglängd: den så kallade H-alfa-linjen.

Målen i bägge fall var galaxer vars ljus har rest mot oss i hela 10 miljarder års tid (en rödförskjutning på 2,2 [3]) i ett mycket välstuderat område på himlen känt som det södra GOODS-fältet.

Teammedlemmen Göran Östlin är professor i astronomi vid Stockholms universitet.

- Det är första gången som vi har observerat ett ställe på himlen så pass djupt i just ljuset från väte vid just de här två våglängderna. Det har varit helt avgörande, säger han.

- H-alfa-ljus är ganska lätt att förstå och används flitigt när vi studerar närbelägna galaxer, förklarar Göran Östlin , men det är svårt att observera hos de mest avlägsna galaxerna. Lyman-alfa-ljus är i sin tur svåråtkomligt i det närbelägna universum men lätt att upptäcka långt bort. I den här studien har vi letat efter galaxer just där vi kan hitta dem i båda slags ljus samtidigt.

Kartläggningen blev så pass djup att astronomerna kunde upptäcka några av de allra ljussvagaste galaxerna som vi känner till från denna epok i universums historia. Utifrån de nya mätningarna kunde de då dra slutsatsen att traditionella kartläggningar gjorda i Lyman-alfa-ljus endast ser en bråkdel av det totala ljuset som produceras i galaxerna. De flesta fotoner (ljuspartiklar) av Lyman-alfa absorberas eller sprids när de växelverkar med moln av gas och stoft mellan stjärnorna. Detta påverkar Lyman-alfa-ljuset i långt större utsträckning än H-alfa. Resultatet blir att många galaxer – så mycket som 90 procent – blir helt förbisedda i dessa kartläggningar.

- Om man ser 10 galaxer betyder det att det skulle egentligen kunna finnas hundra stycken där, summerar Matthew Hayes.

Astronomers observationsmetoder riktar in sig mot ljus med specifika våglängder, och ger därför bilder av universum som aldrig kan vara heltäckande. Slutsatserna av den här undersökningen gör ändå att det ringer en ordentlig varningsklocka för kosmologer, då Lyman-alfa används allt mer för att undersöka de allra första galaxerna som bildades i universum.

- Nu när vi vet hur pass mycket ljus som saknas kan vi börja bygga en mer pålitliga bild av kosmos. Då kan vi också förstå bättre hur pass snabbt stjärnor har kunnat bildas vid olika tidpunkter under universums utveckling, säger medförfattaren Miguel Mas-Hesse.

Bakom genombrottet ligger ett nytt instrument, den unika infrarödkameran HAWK-I, som såg sitt första ljus 2007. Teammedlemmen Daniel Schaerer hyllar kamerans förmågor:

- Det finns bara några få andra kameror med vidvinkelfält som är lika stora som HAWK-I, och de finns vid teleskop som är mindre än hälften av VLT:s storlek, säger han. Det betyder att det är egentligen bara HAWK-I som klarar av att effektivt hitta så här ljussvaga galaxer vid de här avstånden.

Noter

[1] Lyman-alfa-ljus avges från en exciterad väteatom (när elektronen i atomen hoppar från det första exciterade tillståndet ner till grundtillståndet). Ljuset avges då i ultraviolett, med våglängd 121,6 nanometer. Lyman-alfa-linjen är den första i den så kallade Lyman-serien, uppkallad efter dess upptäckare, fysikern Theodore Lyman. Även Balmer-serien, döpt efter Johann Balmer, motsvarar ljus från exciterat väte. Då kallas den första linjen i serien H-alfa, och har våglängd 656,3 nanometer. I en galax är de flesta väteatomer i grundtillståndet; därför absorberar gasen mer effektivt Lyman-alfa-ljus än H-alfa-ljus, som kräver atomer med en elektron som är exciterad till andra nivån. Då detta förekommer mer sällan i den kalla gasen som genomsyrar galaxerna är de nästan helt genomskinliga för H-alfa-ljus.

[2] Ett smalbandsfilter är ett optiskt filter som tagits fram för att släppa igenom ljus med en mycket smal bandbredd, centrerat vid en på förhand bestämd våglängd. Bland de traditionella smalbandfilter återfinns sådana som är centrerade vid linjer i Balmer-serien, som till exempel H-alfa.

[3] Universums expansion gör att ljuset från ett avlägset objekt förskjuts mot längre våglängder beroende på dess avstånd – så kallad rödförskjutning. En rödförskjutning på 2,2, som motsvarar galaxer vars ljus har tagit cirka 10 miljarder år för att nå oss, betyder att ljuset blivit uträckt med 220 procent. Då framträder Lyman-alfa-ljuset inom det synliga området, med våglängd kring 390 nanometer, och kan observeras med instrumentet FORS vid ESO:s VLT. Likaså förskjuts H-alfa-linjen mot 2,1 mikrometer, i kortvågigt infrarött ljus, och kan då observeras med instrument som HAWK-I vid VLT.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel som utkommer i tidskriften Nature (“Escape of about five per cent of Lyman-alpha photons from high-redshift star-forming galaxies” av M. Hayes m. fl.).

Projektet föddes när Matthew Hayes var doktorand vid Institutionen för astronomi, Stockholms universitetet. Det specialgjorda filtret kunde tas fram tack vare bidrag från Märta och Erik Holmbergs donation för astronomi och fysik.

Forskarteamet består av Matthew Hayes, Daniel Schaerer och Stéphane de Barros (Genèveuniversitetets astronomiska observatorium, Schweiz), Göran Östlin och Jens Melinder (Institutionen för astronomi, Stockholms universitet, Sverige), J. Miguel Mas-Hesse (CSIC-INTA, Madrid, Spanien), Claus Leitherer (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA), Hakim Atek och Daniel Kunth (Institut d'Astrophysique de Paris, Frankrike) och Anne Verhamme (Oxford Astrophysics, Storbritannien).

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”.

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande 1013, som tagits fram inom ramarna för ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer som fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Robert Cumming.

Länkar

Kontakter

Matt Hayes
Observatory of Geneva, Switzerland
Tel: +41 22 379 24 32
Mobil: +41 76 243 13 55
E-post: matthew.hayes@unige.ch

Miguel Mas-Hesse
Centro de Astrobiologia (CSIC-INTA), Spain
Tel: +34 91 813 1196/1161
Mobil: +34 615145651
E-post: mm@cab.inta-csic.es

Göran Östlin
Department of Astronomy
Stockholm University, Sweden
Tel: +46 8 55 37 85 13
E-post: ostlin@astro.su.se

Henri Boffin
VLT Press Officer
ESO, Garching, Germany
Tel: +49 89 3200 6222
Mobil: +49 174 515 43 24
E-post: hboffin@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 eso1013 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.

Om pressmeddelandet

Pressmeddelande nr:eso1013sv
Namn:GOODS South field
Typ:Early Universe : Galaxy : Grouping : Cluster
Facility:Very Large Telescope
Instruments:FORS1, HAWK-I
Science data:2010Natur.464..562H

Bilder

The GOODS-South field
The GOODS-South field
text på engelska

Videor

The GOODS-South field
The GOODS-South field
text på engelska

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.

You can manage your cookie preferences and find out more by visiting 'Cookie Settings and Policy'.

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.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
csrftoken
XSRF protection token. We use this cookie to protect against cross-site request forgery attacks.
1st party
Stored
1 year
user_privacy
Your privacy choices. We use this cookie to save your privacy preferences.
1st party
Stored
6 months
_grecaptcha
We use reCAPTCHA to protect our forms against spam and abuse. reCAPTCHA sets a necessary cookie when executed for the purpose of providing its risk analysis. We use www.recaptcha.net instead of www.google.com in order to avoid unnecessary cookies from Google.
3rd party
Stored
6 months

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.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
preferred_language
Language settings. We use this cookie to remember your preferred language settings.
1st party
Stored
1 year
ON | OFF
sessionid
ESO Shop. We use this cookie to store your session information on the ESO Shop. This is just an identifier which is used on the server in order to allow you to purchase items in our shop.
1st party
Stored
2 weeks
ON | OFF

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.

ON | OFF

Matomo cookies settings:

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
_pk_id
Stores a unique visitor ID.
1st party
Stored
13 months
_pk_ses
Session cookie temporarily stores data for the visit.
1st party
Stored
30 minutes
_pk_ref
Stores attribution information (the referrer that brought the visitor to the website).
1st party
Stored
6 months
_pk_testcookie
Temporary cookie to check if a visitor’s browser supports cookies (set in Internet Explorer only).
1st party
Stored
Temporary cookie that expires almost immediately after being set.

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.