Pressmeddelande

Astronomer detekterar fluor på rekordavstånd i en stjärnbildande galax

4 november 2021, Skurup

En ny upptäckt kastar ljus över hur fluor – ett grundämne som finns som fluorid i både tänder och ben – bildas i universum. Med hjälp av Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), där ESO är en partner, har ett forskarlag detekterat grundämnet i en galax vars ljus har tagit 12 miljarder år att nå oss. Det är första gången fluor har upptäckts i en så avlägsen stjärnbildande galax.

“Vi känner alla till att fluor finns i tandkräm, där grundämnet förekommer i form av fluorid” säger Maximillian Franco från University of Hertfordshire i Storbritannien, som ledde studien som publiceras i dag i Nature Astronomy. Likt många ämnen omkring oss skapas fluor i stjärnor, men tills nu har vi inte känt till exakt hur det bildats. “Vi visste inte ens vilken typ av stjärnor som producerade huvuddelen av universums fluor”.

 

Franco och hans kollegor upptäckte fluoret (i form av vätefluorid) i stora gasmoln i den avlägsna galaxen NGP–190387, som vi ser då den var 1,4 miljarder år gammal eller omkring 10 procent av universums nuvarande ålder. Eftersom stjärnor gör sig av med de grundämnen de producerat i slutet av sina liv måste fluroet ha bildats i stjärnor som levt mycket kort tid.

 

Forskarna tror att Wolf–Rayet-stjärnor, mycket massiva stjärnor som bara blir några miljoner år gamla, ett kort ögonblick i universums historia, är den mest troliga tillverkningsplatsen för fluor. Sådana stjärnor krävs för att kunna förklara de höga halter av fluor som upptäcktes. Wolf–Rayet-stjärnor har föreslagits i detta sammanhang tidigare, men man har inte känt till deras betydelse för bildningen av fluor.

 

“Vi har visat att Wolf–Rayet-stjärnor, som tillhör de mest massiva stjärnorna och som exploderar i slutet av sina liv, hjälper oss att hålla tänderna gnistrande rena!” skämtar Franco.

 

Även andra teorier för hur fluor bildas har föreslagits, som pulsationer av gamla jättestjärnor med några gånger solens massa, så kallade asymptotiska jättegrensstjärnor. Men astronomerna tror inte att detta scenario, som tar flera miljarder år att fullborda, fullt ut kan förklara de höga halterna av fluor i NGP-190387.

 

“I denna galax nåddes samma halt av fluor som i Vintergatan, som är 13,5 miljarder år gammal, på bara några hundra miljoner år. Detta resultat var helt oväntat” säger Chiaki Kobayashi, professor vid University of Hertfordshire. “Våra observationer ger helt ny kunskap om fluorets ursprung, en fråga som har studerats under de senaste två decennierna”.

 

Detektionen av fluor i NGC-190387 utgör en av de första av ämnet bortom Vintergatan och dess närbelägna galaxgrannar. Astronomer har tidigare hittat fluor i avlägsna kvasarer, extremt ljusa galaxer med supermassiva svarta hål i sina centra. Men aldrig tidigare har fluor detekterats i en stjärnbildande galax så tidigt i universums historia.

 

Upptäckten av fluor var en oväntad upptäckt som var möjlig tack vare en kombination av mark- och rymdbaserade teleskop. NGP–190387 upptäcktes med Europeiska rymdorganet ESA:s rymdteleskop Herschel och observerades därefter med ALMA i Chile. Galaxen är extremt ljus för att vara belägen på så stort avstånd, och ALMA-data kunde bekräfta att dess höga ljusstyrka  delvis orsakades av en massiv galax mellan NGP–190387 och jorden, belägen i samma synlinje. Denna massiva galax förstärkte ljuset och gjorde det möjligt för Franco och hans kollegor att detektera den extremt svaga signalen av fluor som sändes ut från galaxen  för miljarder år sedan.

 

Framtida studier av NGP-190387 med Extremely Large Telescope (ELT) – ESO:s nya flaggskeppsprojekt under konstruktion i Chile och med planerad driftstart seanre under detta årtionde – kan komma att avslöja fler hemligheter hos detta objekt. “ALMA är känslig för strålning som sänds ut av kallt interstellärt gas och stoft” säger Chentao Yang, ESO Fellow i Chile. “Med ELT kommer vi kunna observera NGP–190387 genom att direkt observera strålningen från dess stjärnor, vilket ger oss mer information om stjärnpopulationerna i denna galax.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i artikeln “The ramp-up of interstellar medium enrichment at z > 4” i tidskriften Nature Astronomy (https://doi.org/10.1038/s41550-021-01515-9).

 

Forskarlaget utgörs av M. Franco (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, Storbritannien [CAR]), K. E. K. Coppin (CAR), J. E. Geach (CAR), C. Kobayashi (CAR), S. C. Chapman (Department of Physics and Atmospheric Science, Dalhousie University, Kanada och National Research Council, Herzberg Astronomy and Astrophysics, Kanada), C. Yang (European Southern Observatory, Chile), E. González-Alfonso (Universidad de Alcalá, Departamento de Física y Matematicas, Spanien), J. S. Spilker (Department of Astronomy, University of Texas at Austin, USA), A. Cooray (Department of Physics and Astronomy, University of California, Irvine, USA), M. J. Michałowski (Astronomical Observatory Institute, Faculty of Physics, Polen). Europeiska sydobservatoriet (ESO) möjliggör för astronomer världen runt att utforska universums mysterier. Vi designar, konstruerar och driver markbaserade observatorier av yppersta världsklass – som astronomer använder för att besvara spännande och utmanande frågor och för att sprida astronomisk kunskap – och driver internationella samarbeten inom astronomin.  ESO startade som en mellanstatlig organisation 1962 och har i dag 16 medlemsländer (Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike), tillsammans med Chile som värdland och Australien som en strategisk partner. ESO:s högkvarter och besökscenter med planetarium, ESO Supernova, ligger nära München i Tyskland, medan teleskopen är placerade i Atacamaöknen i Chile, en unik plats för astronomiska observationer. ESO driver tre observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope och Very Large Telescope Interferometer. Där finns även två kartläggningsteleskop, VISTA som arbetar i infrarött ljus och VLT Survey Telescope som observerar i synligt ljus. Vid Paranal kommer även ESO att placera och driva Cherenkov Telescope Array South, världens största och känsligaste gammastrålningsteleskop. Tillsammans med internationella partners driver ESO de två anläggningarna APEX och ALMA på Chajnantorplatån som observerar himlen i millimeter- och submillimetervåglängder. Vid Cerro Armazones, nära Paranal, bygger vi för närvarande ESO:s Extremely Large Telescope, ”världens största öga mot himlen”. Från kontoret i Santiago, Chile, stödjer vi verksamheten i landet och samverkar med det chilenska samhället och våra samarbetspartners.

 

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) är en internationell astronomisk anläggning som drivs i partnerskap mellan ESO, National Science Foundation (NSF, USA) och National Institutes of Natural Sciences (NINS, Japan), tillsammans med Chile. ALMA finansieras av ESO genom dess medlemsstater, av NSF i samarbete med National Research Council of Canada (NRC) och Ministry of Science and Technology (MOST), och av NINS i samarbete med Academia Sinica (AS) i Taiwan och Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Konstruktionen och driften av ALMA leds av ESO för dess medlemsstater, av National Radio Astronomy Observatory (NRAO) genom Associated Universities, Inc. (AUI) för Nordamerika, och av National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) för Östasien. Joint ALMA Observatory (JAO) står för övergripande ledning och organisation under konstruktionen, driftsättningen och driften av ALMA.

 

Länkar

• Forskningsartikel
• Bilder på ALMA
• Videor om ALMA
• Mer om ESO:s Extremely Large Telescope
• För journalister: Prenumerera på pressmeddelanden under embargo på svenska
• För astronomer: Berätta om din forskning!

Kontakter

Maximilien Franco
Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire
Hatfield, Hertfordshire, United Kingdom
Tel: +33-649956665
E-post: m.franco@herts.ac.uk

Chiaki Kobayashi
Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire
Hatfield, Hertfordshire, United Kingdom
Tel: +44-7757116615
E-post: c.kobayashi@herts.ac.uk

Chentao Yang
European Southern Observatory
Santiago, Chile
Tel: +56 2 2463 3053
E-post: cyang@eso.org

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-post: press@eso.org

Press Office
University of Hertfordshire
Hatfield, UK
Tel: +441707 285770
E-post: news@herts.ac.uk

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 eso2115 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.