Pressmeddelande

ALMA prickar in universums frodigaste galaxer - rekordsnabbt

17 april 2013

Ett astronomteam har använt det nya teleskopet ALMA för att noggrant pricka in positionerna för mer än 100 av de frodigaste galaxerna som vi känner till i det unga universum. ALMA visade upp sin kraft genom att på bara några timmar göra lika många mätningar av dessa galaxer som världens teleskop tillsammans kunnat göra under ett drygt decennium.

Då universum var ungt bildades stjärnor mest ivrigt i stora stjärn-babyboomar i avlägsna galaxer som innehöll stora mängder kosmiskt stoft och damm. Dessa galaxer har en nyckelroll för forskare som vill förstå hur galaxer bildas och utvecklas genom universums historia. Stoftet i dem skymmer dock vår sikt och gör det svårt att observera dem med teleskop för synligt ljus. För att hitta dem måste astronomerna använda teleskop som kan studera mer långvågigt ljus, med våglängder omkring en millimeter. ALMA är just ett sådant teleskop.

Jacqueline Hodge vid Max-Planck-Institutet för astronomi i Tyskland är första författare av artikeln som presenterar observationerna med ALMA.

– Astronomer har väntat på sådana här mätningar i över ett decennium. ALMA är så kraftfullt att det har revolutionerat vårt sätt att observera dessa galaxer, trots att teleskopet inte var helt färdigbyggt då observationerna gjordes, säger hon.

Den bästa kartan hittills av de här avlägsna, dammiga galaxerna gjordes av teleskopet APEX (Atacama Pathfinder Experiment) som drivs av ESO och där Onsala rymdobservatorium är en av delägarna. APEX kartlade en del av himlen ungefär lika stor som fullmånen [1] och upptäckte 126 galaxer. Men i bilderna från APEX ser varje galax ut som en stor suddig fläck; skarpare bilder tagna vid andra våglängder visar flera galaxer för som skulle kunna stå för stjärnbabyboomen bakom varje fläck som APEX sett. Att inte veta exakt vilken av galaxerna som bildar stjärnor var ett hinder för astronomerna som ville förstå hur och var stjärnor bildas i det unga universum.

För skilja ut de frodiga galaxerna behövs skarpare observationer, och till det behövs också ett större teleskop. Medan APEX endast har en 12-meter stor, parabolformad antenn, använder teleskop som ALMA istället många antenner, som var och en liknar APEX, utspridda över stora avstånd. Signalerna från antennerna kombineras, och gör att de fungerar som ett enda, gigantiskt teleskop som är lika stort som avståndet mellan de antenner som står längst ifrån varandra.

Astronomerna använde ALMA för att observera galaxerna man tidigare hittat med APEX under ALMA:s första observationssäsong, samtidigt som teleskopet höll på att byggas klart. Man använde mindre än en fjärdedel av ALMA:s totalt 66 antenner, utspridda på avstånd upp till 125 meter. Men med denna uppställning behövde man bara observera två minuter per galax för att bestämma dess position med en noggrannhet 200 gånger bättre än den man hade med APEX, och mätningarna var dessutom tre gånger känsligare. ALMA visade sig vara så pass mycket mer känsligt än andra teleskop av samma att det inom bara några timmar kunde kunde göra dubbelt så många sådana här observationer som någonsin hade gjorts tidigare.

Teamet kunde inte bara otvetydigt identifiera vilka galaxer som har områden där många nya stjärnor bildas. I hälften av fallen upptäckte de dessutom att många av galaxerna hade mycket riktigt “flutit ihop” till en enda suddig fläck i de tidigare observationerna med APEX. Med ALMA:s skarpa syn kunde alltså astronomerna skilja galaxerna åt.

Alexander Karim vid Durhamuniversitetet i Storbritannien är medlem i teamet och förste författare till en andra forskningsartikel som bygger på detta arbete.

– Tidigare trodde vi att de starkast lysande av dessa galaxer bildade stjärnor i en takt ungefär 1000 gånger snabbare än vår egen galax, Vintergatan. Det skulle medföra att de riskerade spränga sig själva i bitar. Bilderna från ALMA visade istället upp flera mindre galaxer som bildar stjärnor i något långsammare takt, säger han.

Dessa resultat ger den första statistiskt säkerställda katalogen av stoftrika stjärnfabriker till galaxer i det unga universum. De innebär en viktig grund för fortsatta undersökningar av dessa galaxers egenskaper vid olika våglängder, utan risken för feltolkningar som kan uppstå där bilderna av galaxerna verkar ha smält samman.

För Kirsten Kraiberg Knudsen, astronom vid Chalmers och medlem i teamet, innebär de nya mätningarna ett steg mot att förstå hur galaxer utvecklas.

– Nu när vi prickat in galaxerna kan vi nu gå vidare och lära oss mer om dem: hur långt bort de ligger, deras storlek och deras massa. I slutändan vill vi få reda på var i dessa galaxer som nya stjärnor bildas, och hur de skulle se ut idag, säger hon.

Trots ALMA:s skarpa syn och oöverträffade känslighet har teleskop som APEX fortfarande en viktig roll att spela, menar Ian Smail, också vid Durhamuniveritet, och medförfattare till den nya forskningsartikeln.

– Med APEX kan vi täcka in en större del av himlen snabbare än med ALMA, så det är perfekt för att upptäcka dessa galaxer. När vi vet var vi ska leta kan vi sedan använda ALMA för att lokalisera dem mer exakt, avslutar han. 

Noter

[1] Observationerna gjordes i ett område av himlen i den södra stjärnbilden Ugnen, som kallas Chandra Deep Field South. Detta område har studerats av många teleskop både på marken och i rymden. Med ALMA utökas tidigare djupa och detaljrika observationer till millimeter/submillimeter vågor och kompletterar tidigare observationer. 

Mer information

ALMA är en internationell anläggning för astronomi och är ett samarbete mellan Europa, Nordamerika och Ostasien i samverkan med Chile. I Europa stöds ALMA av ESO, i Nordamerika av US National Science Foundation (NSF) i samarbete med Kanadas National Research Council (NRC) samt av Taiwans Nationella vetenskapsråd (NSC), i Ostasien av Nationella instituten för naturvetenskap (NINS) i Japan i samarbete med Academia Sinica (AS) i Taiwan. Bygget och driften av ALMA leds för Europas del av ESO, för Nordamerika av National Radio Astronomy Observatory (NRAO), som drivs av Associated Universities, Inc. (AUI), och för Ostasien av Nationella astronomiska observatoriet i Japan (NAOJ). Joint ALMA Observatory (JAO) ger gemensam ledning och gemensam organisation för bygget, driftsättning och drift av ALMA.

Atacama Pathfinder EXperiment (APEX) är ett samarbetsprojekt mellan Max-Planckinstitutet för radioastronomi (MPIfR, 50%), Onsala rymdobservatorium (OSO, 23%) och ESO (27%).

Resultaten som beskrivs här presenteras i forskningsartikeln “An ALMA Survey of Submillimeter Galaxies in the Extended Chandra Deep Field South: Source Catalog and Multiplicity” av J. Hodge m. fl., som publiceras i tidskriften Astrophysical Journal.

Forskningsartikeln, “An ALMA survey of submillimetre galaxies in the Extended Chandra Deep Field South: High resolution 870 μm source counts” av A. Karim m. fl., handlar om antalet galaxer per observation, och publiceras i tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, som utges av Oxford University Press.

Teamet består av of J. A. Hodge (Max-Planck-Institut für Astronomie Heidelberg, Germany [MPIA]), A. Karim (Institute for Computational Cosmology, Durham University, Storbritannien), I. Smail (Durham), A. M. Swinbank (Durham), F. Walter (MPIA), A. D. Biggs (ESO), R. J. Ivison (UKATC and Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Storbritannien), A. Weiss (Max–Planck Institut für Radioastronomie, Bonn, Germany), D. M. Alexander (Durham), F. Bertoldi (Argelander–Institute of Astronomy, Bonn University, Germany), W. N. Brandt (Institute for Gravitation and the Cosmos & Department of Astronomy & Astrophysics, Pennsylvania State University, University Park, USA), S. C. Chapman (Institute of Astronomy, University of Cambridge, Storbritannien; Department of Physics and Atmospheric Science, Dalhousie University, Halifax, Kanada), K. E. K. Coppin (McGill University, Montreal, Kanada), P. Cox (IRAM, Saint–Martin d’Héres, Frankrike), A. L. R. Danielson (Durham), H. Dannerbauer (University of Vienna, Österrike), C. De Breuck (ESO), R. Decarli (MPIA), A. C. Edge (Durham), T. R. Greve (University College London, Storbritannien), K. K. Knudsen (Institutionen för rymd- och geovetenskap och Onsala rymdobservatorium, Chalmers, Sverige), K. M. Menten (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Tyskland), H.-W. Rix (MPIA), E. Schinnerer (MPIA), J. M. Simpson (Durham), J. L. Wardlow (Department of Physics & Astronomy, University of California, Irvine, USA) samt P. van der Werf (Leidenobservatoriet, Nederländerna).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 15 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande 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 finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop: VISTA, som observerar infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop, samt VST, det största teleskopet som konstruerats för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO bidrar dessutom till ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och världens hittills största astronomiska projekt. ESO planerar för närvarande bygget av det europeiska extremt stora 39 metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

● Forskningsartikeln

● Bilder på ALMA

Kontakter

Jacqueline Hodge
Max-Planck-Institut für Astronomie
Heidelberg, Germany
Tel: +49 6221 528 467
E-post: hodge@mpia.de

Alexander Karim
Institute for Computational Cosmology, Durham University
Durham, United Kingdom
Tel: +49 228 733658 (Christina Stein-Schmitz)
E-post: alexander.karim@durham.ac.uk

Mark Swinbank
Institute for Computational Cosmology, Durham University
Durham, United Kingdom
Tel: +44 191 334 3772 (Lindsay Borrero)
E-post: a.m.swinbank@durham.ac.uk

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@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 eso1318 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.