Pressmeddelande

Gigantiska galaxer dör inifrån och ut

VLT och Hubbleteleskopet visar hur stjärnbildningen stängs av först i mitten av elliptiska galaxer

16 april 2015

Astronomer har för första gången visat upp hur numera “döda” galaxer slutade bilda nya stjärnor för flera miljarder år sedan. ESO:s Very Large Telescope och NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble har avslöjat att tre miljarder år efter big bang bildade dessa galaxer fortfarande stjärnor i utkanterna, men inte längre i sina inre. Stjärntillverkningen verkar ha släckts först i galaxernas kärnor och sedan allt längre ut. Forskningsresultaten publiceras den 17 april 2015 i tidskriften Science.

Ett stort mysterium inom astrofysiken handlar om hur dagens tunga och lugna elliptiska galaxer, som också kallas sfäroider på grund av deras runda former, släckte sina en gång extremt hetsiga stjärnbildning. Stjärnorna i dessa galaxer packas tio gånger tätare än de centrala regionerna av vår hemgalax, Vintergatan, och deras massor uppgår också till omkring 10 gånger Vintergatans.

Astronomer talar om dessa stora galaxer som “röda och döda” eftersom de innehåller gott om mycket gamla, röda stjärnor. Här saknas också unga, blå stjärnor, och galaxerna visar inte heller några tecken på ny stjärnbildning. Den uppskattade åldern hos de röda stjärnorna pekar på att dessa galaxer slutade bilda nya stjärnor för omkring 10 miljarder år sedan. Stjärntillverkningen stannade alltså av precis då universum i övrigt nått en topptakt i stjärnbildningen, då många galaxer fortfarande tillverkade nya stjärnor i en takt som är tjugo gånger snabbare än idag.

Sandro Tacchella vid ETH Zürich i Schweiz är förstaförfattare till artikeln.

– Massiva döda sfäroider innehåller ungefär hälften av alla stjärnor som universum producerat under sin livstid. Vi kan inte påstå att vi förstår hur universum utvecklades till att bli som vi ser det idag om vi inte förstår hur dessa galaxer kommer till, säger han.

Tacchella och hans kollegor observerade totalt 22 galaxer, som spänner över en rad olika massor, från en era drygt tre miljarder år efter big bang [1]. Instrumentet SINFONI sitter på ESO:s Very Large Telescope (VLT) och har samlat in ljus från detta urval av galaxer, och visat exakt var de spottar ut nya stjärnor. SINFONI kan göra dessa detaljerade mätningar av avlägsna galaxer tack vare dess adaptiv optik-system som i stor utsträckning tar ut de oskarpa bilder som orsakas av jordens atmosfär.

Forskarna riktade också NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble mot samma grupp av galaxer och använde fördelen av att teleskopet ligger i rymden, ovanför jordens atmosfär som orsakar oskärpa. Hubble:s WFC3 kamera tog bilder i infrarött ljus och avslöjade fördelningen av äldre stjärnor i aktiva stjärnbildande galaxer.

Marcella Carollo, också vid ETH Zürich, är medförfattare till artikeln.

– Vad som är så fantastiskt är att SINFONI:s adaptiv optik-system kan i stort sett upphäva de atmosfäriska effekterna och samla in information om var de nya stjärnorna bildas, och göra det med exakt samma noggrannhet som Hubble ger när vi ska mäta distributionen av stjärnors massa, kommenterar hon.

Enligt studien har de mest massiva galaxerna i urvalet hållit upp en stadig produktion av nya stjärnor i deras omkrets. I deras utbuktande, tätt packade centrum däremot, har stjärnbildningen redan avstannat.

– Detta nya bevis att stjärnbildningen avstannar först i mitten av massiva galaxer bör belysa de underliggande mekanismerna, vilka astronomer länge har debatterat, säger Alvio Renzini, astronom vid Padovaobservatoriet och Italiens Nationella institut för astrofysik.

En ledande teori är att materialet som stjärnor annars skulle bildas ur skingras istället av strömmar av energi som galaxens centrala supermassiva svarta hål skickar ut när det slukar omgivande materia. En annan idé är att färsk gas slutar flöda in i galaxen, vilket svälter galaxen på bränsle för nya stjärnor och förvandlar den till en röd och död sfäroid.

Natascha Förster Schreiber vid Max Planck-institutet för utomjordisk fysik i Garching, Tyskland, är också medförfattare till artikeln.

– Det finns flera olika teoretiska förslag för den fysiska mekanism som leder till att dessa massiva sfäroider dör. Upptäckten att den slocknade stjärnbildningen börjar från mitten och marscherar utåt är ett viktigt steg mot att kunna förstå hur universum kommit att se ut som det gör, avslutar hon.

Noter

[1] Universum är ungefär 13,8 miljarder år gammalt. Galaxerna som studerades av Tacchella och hans kollegor ser forskarna som de var då de var 10 miljarder år gamla.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel med titeln “Evidence for mature bulges and an inside-out quenching phase 3 billion years after the Big Bang” av S. Tacchella m. fl,, och publiceras i tidsskriften Science den 17 april 2015.

Forskargruppen består av Sandro Tacchella (ETH Zürich, Schweiz), Marcella Carollo (ETH Zurich), Alvio Renzini (Italiens Nationella institut för astrofysik, Padua, Italien), Natascha Förster Schreiber (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, Garching, Tyskland), Philipp Lang (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik), Stijn Wuyts (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik), Giovanni Cresci (Istituto Nazionale di Astrofisica), Avishai Dekel (Hebreiska universitetet, Israel), Reinhard Genzel (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik och University of California, Berkeley, California, USA), Simon Lilly (ETH Zürich), Chiara Mancini (Italiens Nationella institut för astrofysik), Sarah Newman (University of California, Berkeley, California, USA), Masato Onodera (ETH Zürich), Alice Shapley (University of California, Los Angeles, USA), Linda Tacconi (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, Garching, Tyskland), Joanna Woo (ETH Zürich) och Giovanni Zamorani (Italiens Nationella institut för astrofysik, Bologna, Italien).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 16 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Polen, 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 arbetar i infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop och VST (VLT Survey Telescope) är det största teleskopet som konstruerats enbart för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO är en huvudpartner i ALMA, världens hittills största astronomiska projekt. Och på Cerro Armazones, nära Paranal, bygger ESO det europeiska extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Bilder på VLT

Kontakter

Sandro Tacchella
ETH Zurich
Zurich, Switzerland
Tel: +41 44 633 6314
Mobil: +41 76 480 7963
E-post: sandro.tacchella@phys.ethz.ch

Marcella Carollo
ETH Zurich
Zurich, Switzerland
Tel: +41 797 926 581
E-post: marcella@phys.ethz.ch

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 eso1516 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.