Pressmeddelande

MUSE utforskar okända djup i Hubble Ultra Deep Field

Galaxer kartlagda i unikt projekt

29 november 2017

Astronomer har använt instrumentet MUSE på ESO:s Very Large Telescope i Chile för att genomföra den djupaste spektroskopiska kartläggningen någonsin. De fokuserade på att mäta avstånden och egenskaperna hos 1600 väldigt ljussvaga galaxer i Hubble Ultra Deep Field. Dessa inkluderar 72 galaxer som aldrig tidigare upptäckts, inte ens av Hubbleteleskopet självt. De banbrytande mätningarna har redan resulterat i 10 forskningsartiklar som publiceras i en specialutgåva av tidskriften Astronomy & Astrophysics. Tack vare MUSE:s unika spektroskopiska förmågor ger den stora kartläggningen nya insikter i hur stjärnor bildades och i avlägsna galaxers rörelser och andra egenskaper då universum var ungt.

Forskarlaget, som går under namnet MUSE HUDF Survey, leds av Roland Bacon vid Lyons universitet (CRAL, CNSR), Frankfrike. Teamet använde MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) för att observera Hubble Ultra Deep Field (HUDF; heic0406), en liten men flitigt studerad del av den södra stjärnbilden Ugnen. Detta resulterade i de djupaste spektroskopiska observationerna som någonsin gjorts, med detaljerade spektroskopiska mätningar av 1600 galaxer, 10 gånger fler än vad som hittills kunnat mätas upp i denna fläck på himlen trots många tidigare studier med markbaserade teleskop.

De ursprungliga bilderna som utgör HUDF var banbrytande djupa observationer från 2004 med NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble. De nådde djupare än tidigare bilder hade gjort och avslöjade en uppsjö av galaxer, varav några som vi ser som de var mindre än en miljard år äldre efter big bang. Området observerades därefter många gånger om av både Hubble och andra teleskop vilket har gett oss den hittills djupaste bilden av universum [1]. Nu, trots djupet i Hubbles observationer, har MUSE bland annat avslöjat 72 galaxer som aldrig tidigare skådats i detta väldigt lilla område av himlen.

– MUSE kan göra något som Hubble inte kan göra. Det delar det upp ljuset i varje punkt i bilden i de färgerna som det består av, för att skapa ett spektrum. Detta gör det möjligt för oss att mäta avstånd, färg och andra egenskaper hos galaxerna som vi kan se, inklusive några som är osynliga för Hubble självt, berättar Roland Bacon.

MUSE:s mätningar ger en ny inblick hos de bleka och väldigt avlägsna galaxerna som vi ser nära universums början för nästan 13 miljarder år sedan. Tack vare att instrumentet registrerar galaxer som lyser 100 gånger svagare än i tidigare undersökningar utökas kunskaperna om ett redan välobserverat område av himlen och som fördjupar vår förståelse för galaxer genom tiderna.

Kartläggningen avslöjade uppemot 72 galaxer som tycks endast lysa i Lyman-alfaljus [2]. Idag räcker inte astronomernas kunskaper om hur stjärnor bildas för att förklara dessa galaxer, som bara verkar lysa starkt i en specifik färg. Då MUSE delar upp ljuset i sina olika färger blir dessa objekt tydliga, trots att de är osynliga i vanliga bilder tagna med till Hubble och andra teleskop.

Jarle Brinchmann är astronom vid Leidenuniversitetet i Nederländerna samt Institutet för astrofysik och rymdforskning vid CAUP i Porto, Portugal. Han är förstaförfattare till en av forskningsartiklarna som beskriver forskningsresultaten.

– MUSE har den unika förmågan att kunna extrahera information från några av universums tidigaste galaxer, även i delar av himlen som redan studerats väldigt noggrant. Vi lär oss saker om dessa galaxer som bara är möjligt med hjälp av spektroskopi, som till exempel deras kemiska innehåll eller interna rörelser, dessutom inte en och en utan för alla galaxer samtidigt, förklarar han.

Ett annat viktigt resultat från studien var den systematiska upptäckten av vätehalon omkring galaxerna i det unga universum. Det ger astronomer ett nytt och lovande sätt att studera hur material flödar in och ut från de tidiga galaxerna.

I forskningsartiklarna presenteras dessutom många andra sätt som mätningarna kan användas. Till exempel utforskas den roll som ljussvaga galaxer har under den kosmiska återjoniseringen. Dessutom behandlas hur vanligt det var med galaxsammanslagningar i det unga universum, galaktiska vindar, stjärnbildning samt kartläggning av stjärnors rörelser i det unga universum.

– Spännande nog gjordes alla dessa mätningar utan MUSE nya Adaptive Optics Facility. Att AOF nu kan användas efter ett decennium av intensivt arbete av ESO:s astronomer och ingenjörer lovar ännu mer revolutionerande mätningar i framtiden, avslutar Roland Bacon [3].

 

Noter

[1] Hubble Ultra Deep Field är en av de mest välstuderade områdena i himlen. Hittills har 13 instrument som sitter på åtta teleskop, inklusive ALMA (eso1633) som ESO är en partner till, observerat fältet i röntgen och radiovåglängder.

[2] Atomer kan beskrivas som negativt laddade elektroner som kretsar kring de positivt laddade atomkärnorna. Elektronerna har kvantiserade energinivåer, vilket betyder att de kan bara finnas i specifika energitillstånd och kan bara växla mellan dem genom att tillföras eller förlora specifika mängder energi. Lyman-alfastrålning alstras när elektroner i väteatomer byter från den näst lägsta energinivån till den lägsta. Denna exakta mängd av energi som förloras frigörs i form av ljus med våglängd i den ultravioletta delen av det elektromagnetiska spektrum som astronomer kan upptäcka med rymdteleskop, eller från jorden för rödförskjutna objekt. I det aktuella fallet upptäcks Lyman-alfaljus med rödförskjutningar mellan 3 och 6,6, vilket gör att det kan upptäckas som synligt eller kortvågigt infrarött ljus.

[3] MUSE:s Adaptive Optics Facility har redan avslöjat tidigare osynliga ringar omkring den planetariska nebulosan IC 4406 (eso1724).

Mer information

Denna forskning presenteras i en serie av 10 forskningsartiklar som publiceras i tidskriften Astronomy & Astrophysics.

Forskarlaget består av Roland Bacon (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), Hanae Inami (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), Jarle Brinchmann (Leidenobservatoriet, Leiden, Nederländerna; Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Porto, Portugal), Michael Maseda (Leidenobservatoriet, Leiden, Nederländerna), Adrien Guerou (IRAP, Université de Toulouse, Frankrike; ESO, Garching, Tyskland), A. B. Drake (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), H. Finley (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, Frankrike), F. Leclercq (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), E. Ventou (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, Frankrike), T. Hashimoto (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), Simon Conseil (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), David Mary (Laboratoire Lagrange, Nice, Frankrike), Martin Shepherd (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), Mohammad Akhlaghi (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), Peter M. Weilbacher (Leibniz-Institut für Astrophysik Postdam, Postdam, Tyskland), Laure Piqueras (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), Lutz Wisotzki (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Tyskland), David Lagattuta (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), Benoit Epinat (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, Frankrike; Aix Marseille Université, Marseille, Frankrike), Sebastiano Cantalupo (ETH Zürich, Zürich, Schweiz), Jean Baptiste Courbot (Lyons universitet, Lyon, Frankrike; ICube, Université de Strasbourg, Strasbourg, Frankrike), Thierry Contini (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, Frankrike), Johan Richard (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), Rychard Bouwens (Leidensobservatoriet, Leiden, Nederländerna), Nicolas Bouché (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, Frankrike), Wolfram Kollatschny (AIG, Universität Göttingen, Göttingen, Tyskland), Joop Schaye (Leidenobservatoriet, Leiden, Nederländerna), Raffaella Anna Marino (ETH Zürich, Zürich, Schweiz), Roser Pello (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, Frankrike), Christian Herenz (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Tyskland), Bruno Guiderdoni (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), Marcella Carollo (ETH Zürich, Zürich, Schweiz), S. Hamer (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), B. Clément (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), G. Desprez (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), L. Michel-Dansac (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), M. Paalvast (Leidenobservatoriet, Leiden, Nederländerna), L. Tresse (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), L. A. Boogaard (Leidenobservatoriet, Leiden, Nederländerna), J. Chevallard (Vetenskapliga stödkontoret, ESA/ESTEC, Noordwijk, Nederländerna) S. Charlot (Sorbonneuniversitetet, Paris, Frankrike), J. Verhamme (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), Marijn Franx (Leidenobservatoriet, Leiden, Nederländerna), Kasper B. Schmidt (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Tyskland), Anna Feltre (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), Davor Krajnović (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Tyskland), Eric Emsellem (ESO, Garching, Tyskland; Lyons universitet, Lyon, Frankrike), Mark den Brok (ETH Zurich, Zurich, Schweiz), Santiago Erroz-Ferrer (ETH Zürich, Zürich, Schweiz), Peter Mitchell (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), Thibault Garel (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), Jeremy Blaizot (Lyons universitet, Lyon, Frankrike), Edmund Christian Herenz (Avdelningen för astronomi, Stockholms universitet, Stockholm, Sverige), D. Lam (Leidens universitet, Leiden, Nederländerna), M. Steinmetz (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Tyskland) och J. Lewis (Lyons universitet, Lyon, Frankrike).

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

• Specialutgåvan av A&A för MUSE HUDF

• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: I. Survey description, data reduction and source detection” av R. Bacon m. fl.

• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: II. Spectroscopic Redshift and Line Flux Catalog, and Comparisons to Color Selections of Galaxies at 3 < z < 7” av H. Inami m. fl.

• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: III. Testing photometric redshifts to 30th magnitude” av J. Brinchmann m. fl.

• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: IV. An Overview of C III] Emitters” av M. V. Maseda m. fl.

• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: V. Spatially resolved stellar kinematics of galaxies at redshift 0.2 ≲ z ≲ 0.8” av A. Guérou m. fl.

• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: VI. The Faint-End of the Lyα Luminosity Function at 2.91 < z < 6.64 and Implications for Reionisation” av A. B. Drake m. fl.

• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey:VII. Fe II* Emission in Star-Forming Galaxies” av H. Finley m. fl.

• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: VIII. Extended Lyman α haloes” av F. Leclercq m. fl.

• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: IX. evolution of galaxy merger fraction up to z ≈ 6” av E. Ventou m. fl.

• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: X. Lyα Equivalent Widths at 2.9 < z < 6.6” av T. Hashimoto m. fl.

• MUSE

• MUSE and the Adaptive Optics Facility (eso1724)

Kontakter

Roland Bacon
Lyon Centre for Astrophysics Research (CRAL)
France
Mobil: +33 6 08 9 14 27
E-post: roland.bacon@univ-lyon1.fr

Jarle Brinchmann
University of Leiden
Netherlands
Mobil: +31 6 50 92 51 89
E-post: jarle@strw.leidenuniv.nl

Davor Krajnovic
Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam
Germany
Mobil: +49 160 24 34 574
E-post: dkrajnovic@aip.de

Thierry Contini
Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie
France
Mobil: +33 6 62 64 12 68
E-post: thierry.contini@irap.omp.eu

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 eso1738 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.