Pressmeddelande

Uråldriga galaxers megafusioner

ALMA och APEX upptäcker jättelika konglomerat av nya galaxer i det unga universum

25 april 2018

Genom att skåda djupt in i rymden – tillbaka till en tid då universum bara var en tiondel av sin nuvarande ålder – har teleskopen ALMA och APEX bevittnat förstadierna till gigantiska kosmiska seriekrockar mellan galaxer. Astronomer har tidigare trott att dessa kollisioner mellan unga starburstgalaxer inträffade tre miljarder år efter big bang. De nya observationerna visar att de skedde när universum bara var hälften så gammalt. Dessa uråldriga system av galaxer antas bygga galaxhopar, de största strukturerna i det kända universum.

Med hjälp av Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) och Atacama Pathfinder Experiment (APEX) har två internationella forskarlag upptäckt uppseendeväckande täta koncentrationer av galaxer som är i färd med att slås samman. Galaxerna väntas bilda kärnorna till vad som kommer att bli kolossala galaxhopar. De två forskarlagen leds av astronomerna Tim Miller, vid Dalhousie University i Kanada och Yale University i USA, och Iván Oteo vid Edinburghs universitet, Storbritannien.

Genom att skåda genom 90 procent av det observerbara universum har Millers forskarlag observerat en galaxhop som håller på att födas – en protohop – med beteckning SPT2349-56. Ljuset från detta objekt började sin färd till oss när universum var ungefär en tiondel av dess nuvarande ålder.

De enskilda galaxerna i denna tätpackade kosmiska ansamling är så kallade starburstgalaxer. Här bildas nya stjärnor i en takt och en omfattning som saknar motstycke i det unga universum. I vår galax Vintergatan, föds cirka en ny stjärna per år; i SPT2349-56 föds tusentals stjärnor varje år.

Oteos team hade redan tidigare upptäckt en liknande megafusion av galaxer, eller som astronomerna kallade det en “dusty red core” (dammig röd kärna). Dessa tio dammiga stjärnfabriker till galaxer upptäckte de också genom att kombinera observationer från ALMA och APEX. .

Sådana objekt hade forskarna inte väntat sig, förklarar Iván Oteo.

– Dammiga starburstgalaxer väntar man sig vara relativt kortlivade, eftersom de förbrukar gas i en extrem takt. Oavsett var eller i vilket hörn av universum tillhör dessa galaxer normalt sett en minoritet. Så att hitta många dammiga starburstgalaxer som lyser på samma gång är väldigt förbryllande och något som vi fortfarande behöver förstå.

Dessa nyfödda galaxhopar upptäcktes först som bleka och suddiga ljusfläckar i observationer gjorda med South Pole Telescope och rymdteleskopet Herschel. Efterföljande observationer med ALMA och APEX visar att de har ovanliga strukturer och bekräftar att deras ljus härstammar från mycket längre tillbaka i tiden än forskarna hade väntat sig – bara 1,5 miljarder år efter big bang.

Till slut har de nya högupplösta observationerna med ALMA avslöjat att dessa ljussvaga fläckar inte är enskilda objekt. Istället består de av fjorton respektive tio olika massiva galaxer, i båda fall inom en radie jämförbar med avståndet mellan Vintergatan och dess närmaste grannar, de Magellanska molnen.

I båda fall är antalet enskilda galaxer troligen ännu större, menar Carlos De Breuck, astronom vid ESO.

– Dessa upptäckter med ALMA är bara toppen av isberget. Ytterligare observationer med APEX visar att det verkliga antalet stjärnbildande galaxer sannolikt är tre gånger högre. Fortlöpande observationer med instrumentet MUSE vid ESO:s VLT identifierar också ytterligare fler galaxer, kommenterar han.

Enligt dagens teoretiska och datormodeller borde protohopar i den här storleken ha tagit mycket längre att utvecklas. Med de högupplösta och känsliga mätningar från ALMA som input till avancerade beräkningar kan forskarna nu studera hur galaxhopar bildades så tidigt som 1,5 miljarder år efter big bang.

Tim Miller, doktorand vid Yale University, är förstaförfattare till en av forskningsartiklarna som presenterar resultaten.

– Hur denna ansamling av galaxer blev så stor så snabbt är ett mysterium. Den byggdes inte upp gradvis under miljarder år som astronomer kanske hade väntat sig. Den här upptäckt ger oss en chans att studera hur massiva galaxer en gång kom samman för att bilda enorma galaxhopar, avslutar han.

 

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i två forskningsartiklar. “The Formation of a Massive Galaxy Cluster Core at z = 4.3”, av T. Miller m. fl., publiceras i tidskriften Nature. “An Extreme Proto-cluster of Luminous Dusty Starbursts in the Early Universe”, av I. Oteo m. fl., publiceras i tidskriften Astrophysical Journal.

Millers forskarlag består av T. B. Miller (Dalhousie University, Halifax, Canada; Yale University, New Haven, Connecticut, USA), S. C. Chapman (Dalhousie University, Halifax, Kanada; Institute of Astronomy, Cambridge, Storbritannien), M. Aravena (Universidad Diego Portales, Santiago, Chile), M. L. N. Ashby (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), C. C. Hayward (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA; Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, New York, New York, USA), J. D. Vieira (University of Illinois, Urbana, Illinois, USA), A. Weiß (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Tyskland), A. Babul (University of Victoria, Victoria, Kanada) , M. Béthermin (Aix-Marseille Université, CNRS, LAM, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Marseille, Frankrike), C. M. Bradford (California Institute of Technology, Pasadena, California, USA; Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California, USA), M. Brodwin (University of Missouri, Kansas City, Missouri, USA), J. E. Carlstrom (University of Chicago, Chicago, Illinois, USA), Chian-Chou Chen (ESO, Garching, Tyskland), D. J. M. Cunningham (Dalhousie University, Halifax, Kanada; Saint Mary’s University, Halifax, Nova Scotia, Kanada), C. De Breuck (ESO, Garching, Tyskland), A. H. Gonzalez (University of Florida, Gainesville, Florida, USA), T. R. Greve (University College London, Gower Street, London, Storbritannien), Y. Hezaveh (Stanford University, Stanford, California, USA), K. Lacaille (Dalhousie University, Halifax, Kanada; McMaster University, Hamilton, Kanada), K. C. Litke (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, Arizona, USA), J. Ma (University of Florida, Gainesville, Florida, USA), M. Malkan (University of California, Los Angeles, California, USA) , D. P. Marrone (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, Arizona, USA), W. Morningstar (Stanford University, Stanford, California, USA), E. J. Murphy (National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, Virginia, USA), D. Narayanan (University of Florida, Gainesville, Florida, USA), E. Pass (Dalhousie University, Halifax, Kanada), University of Waterloo, Waterloo, Canada), R. Perry (Dalhousie University, Halifax, Kanada), K. A. Phadke (University of Illinois, Urbana, Illinois, USA), K. M. Rotermund (Dalhousie University, Halifax, Kanada), J. Simpson (University of Edinburgh, Royal Observatory, Blackford Hill, Edinburgh; Durham University, Durham, Storbritannien), J. S. Spilker (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, Arizona, USA), J. Sreevani (University of Illinois, Urbana, Illinois, USA), A. A. Stark (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), M. L. Strandet (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Tyskland) och A. L. Strom (Observatories of The Carnegie Institution for Science, Pasadena, California, USA).

Oteos forskarlag består av I. Oteo (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Storbritannien; ESO, Garching, Tyskland), R. J. Ivison (ESO, Garching, Tyskland; Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Storbritannien), L. Dunne (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Storbritannien; Cardiff University, Cardiff, Storbritannien), A. Manilla-Robles (ESO, Garching, Tyskland; University of Canterbury, Christchurch, Nya Zeeland), S. Maddox (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Storbritannien; Cardiff University, Cardiff, Storbritannien), A. J. R. Lewis (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Storbritannien), G. de Zotti (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Padova, Italien), M. Bremer (University of Bristol, Tyndall Avenue, Bristol, Storbritannien), D. L. Clements (Imperial College, London, Storbritannien), A. Cooray (University of California, Irvine, California, USA), H. Dannerbauer (Instituto de Astrofíısica de Canarias, La Laguna, Teneriffa, Spanien; Universidad de La Laguna, Dpto. Astrofísica, La Laguna, Teneriffa, Spanien), S. Eales (Cardiff University, Cardiff, Storbritannien), J. Greenslade (Imperial College, London, Storbritannien), A. Omont (CNRS, Institut d’Astrophysique de Paris, Paris, Frankrike; UPMC Univ. Paris 06, Paris, Frankrike), I. Perez–Fournón (University of California, Irvine, California, USA; Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Teneriffa, Spanien), D. Riechers (Cornell University, Space Sciences Building, Ithaca, New York, USA), D. Scott (University of British Columbia, Vancouver, Kanada), P. van der Werf (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, Nederländerna), A. Weiß (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Tyskland) and Z-Y. Zhang (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Storbritannien; ESO, Garching, Tyskland).

ESO är Europas främsta mellanstatliga samarbetsorgan för astronomisk forskning och med råge världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det har 15 medlemsländer: Belgien, 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 extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Forskningsartikel (Miller m. fl.)

• Forskningsartikel (Oteo m. fl.)

• Bilder på APEX

• Bilder på ALMA

Kontakter

Axel Weiss
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Bonn, Germany
Tel: +49 228 525 273
E-post: aweiss@mpifr-bonn.mpg.de

Carlos de Breuck
ESO
Garching, Germany
Tel: +49 89 3200 6613
E-post: cdebreuc@eso.org

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 eso1812 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.