Lehdistötiedote

Jättiläisgalaksit kuolevat sisältä ulos

VLT:n ja Hubblen havainnot osoittavat, että tähtienmuodostuminen loppuu elliptisten galaksien keskustoissa ensin

16. huhtikuuta 2015

Tähtitieteilijät ovat ensimmäistä kertaa osoittaneet kuinka tähtienmuodostuminen "kuolleissa" galakseissa pihisi loppuun miljardeja vuosia sitten. ESO:n VLT-teleskooppi sekä NASA:n ja ESA:n Hubble-avaruusteleskooppi ovat paljastaneet, että kolme miljardia vuotta alkuräjähdyksen jälkeen nämä galaksit tuottivat yhä tähtiä ulkoreunoillaan, mutta eivät enää sisuksissaan. Tähtienmuodostumisen loppuminen näyttäisi alkaneen galaksien ytimissä ja levinneen sitten ulko-osiin. Tulokset julkaistaan tiedelehti Sciencen numerossa 17. huhtikuuta 2015.

Se, kuinka maailmankaikkeudessa nykyään yleiset massiiviset ja rauhalliset elliptiset galaksit tukahduttivat kerran niin raivoisan tähtienmuodostuksensa, on ollut merkittävä astrofysikaalinen mysteeri. Tällaiset usein ulkomuotonsa johdosta myös sferoideiksi kutsutut jättiläismäiset galaksit käsittävät keskusalueillaan tähtiä tyypillisesti kymmenen kertaa tiheämmin kuin kotigalaksimme Linnunrata ja ovat noin kymmenen kertaa massiivisempia.

Tähtitieteilijät puhuvat näistä suurista galakseista punaisina ja kuolleina sillä niissä on runsaasti muinaisia punaisia tähtiä, mutta vähän tai ei ollenkaan sinisiä tähtiä eikä niissä ole merkkejä uudesta tähtienmuodostuksesta. Punaisten tähtien arvioidut iät viittaavat siihen, että niiden emogalaksit lopettivat uusien tähtien tekemisen noin kymmenen miljardia vuotta sitten. Tämä sammuminen alkoi heti maailmankaikkeuden tähtienmuodostuksen huipun jälkeen, kun monet galaksit synnyttivät yhä tähtiä noin kaksikymmentä kertaa nykyistä tahtia.

"Massiiviset kuolleet sferoidit käsittävät noin puolet kaikista maailmankaikkeuden koko olemassaolon aikana muodostuneista tähdistä," sanoo sveitsiläisen ETH Zürichin Sandro Tacchella, julkaisun pääkirjoittaja. "Me emme voi väittää ymmärtävämme kuinka maailmankaikkeus kehittyi ja tuli nykyään näkemämme kaltaiseksi ilman, että ymmärrämme kuinka nämä galaksit muodostuivat."

Tacchella havaitsi kumppaneineen kaikkiaan 22 erimassaista galaksia noin kolmen miljardin vuoden ikäisessä maailmankaikkeudessa [1]. ESO:n VLT-teleskoopin (Very Large Telescope) SINFONI-havaintolaitteella kerättiin valoa tästä galaksiotoksesta osoittamaan tarkalleen, missä ne kirnusivat uusia tähtiä. SINFONI saattoi tehdä näitä yksityiskohtaisia mittauksia etäisistä galakseista kiitos adaptiivisen optiikan järjestelmänsä, joka suurelta osin kumoaa Maan ilmakehän sumentavan vaikutuksen.

Tutkijat suuntasivat myös NASA:n ja ESA:n Hubble-avaruusteleskoopin samaan otokseen galakseja, hyödyntäen teleskoopin sijainnin avaruudessa planeettamme häiritsevän ilmakehän yläpuolella. Hubblen WFC3-kamera taltioi kuvia lähi-infrapunan aallonpituuksilla paljastaen vanhempien tähtien jakautumisen aktiivisten, tähtiä muodostavien galaksien sisällä.

"On hämmästyttävää, että SINFONI:n adaptiivisen optiikan järjestelmä kykenee suurelta osin peittoamaan ilmakehän vaikutukset ja keräämään informaatiota siitä, missä uudet tähdet ovat syntymässä sekä tekemään niin täsmälleen samalla tarkkuudella, jolla Hubble havaitsee tähtien massajakaumaa," kommentoi yksi tutkimuksen kirjoittajista, Marcella Caroll, myös ETH Zürichistä.

Uuden havaintoaineiston mukaan aineiston massiivisimmat galaksit pitivät yllä säännöllistä uusien tähtien muodostusta ulko-osissaan. Niiden pullottavissa, tupaten täysissä keskustoissa tähtienmuodostus oli kuitenkin jo loppunut.

"Vast'ikään osoitetun, massiivisten galaksien tähtienmuodostuksen sammumisen sisältä ulos -luonteen pitäisi valottaa asiaan liittyviä taustamekanismeja, joista tähtitieteilijät ovat kauan väitelleet," sanoo Alvio Renzini Padovan observatoriolta, Italian kansallisesta astrofysiikan instituutista.

Johtavan teorian mukaan tähtiä muodostavat materiaalit ovat hajaantuneet galaksin keskustan supermassiivisen mustan aukon päästämän energian vuolaassa virrassa mustan aukon ahmiessa huolimattomasti materiaa. Toisen käsityksen mukaan tuore kaasu lakkaa virtaamasta galaksiin näännyttäen sen uusien tähtien tarvitsemasta polttoaineesta ja muuntaen sen punaiseksi ja kuolleeksi sferoidiksi.

"Massiivisten sferoidien kuolemaan johtaneista fysikaalisista mekanismeista on useita erilaisia teoreettisia ehdotuksia," sanoo yksi kirjoittajista, Natascha Förster Schreiber, Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Saksa. "Sen havaitseminen, että tähtienmuodostuksen sammuminen alkoi keskeltä ja siirtyi ulommas, on hyvin merkittävä askel kohti sen ymmärtämistä, että miksi maailmankaikkeus näyttää nykyiseltään."

Lisähuomiot

[1] Maailmankaikkeuden ikä on noin 13.8 miljardia vuotta, joten Tacchellan ja kollegoiden tutkimat galaksit näkyvät yleisesti sellaisina kuin ne olivat yli 10 miljardia vuotta sitten.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa "Evidence for mature bulges and an inside-out quenching phase 3 billion years after the Big Bang”, jonka kirjoittivat S. Tacchella et al. Julkaisu ilmestyy julkaisusarjassa Science 17. huhtikuuta 2015.

Tutkimusryhmään kuuluvat Sandro Tacchella (ETH Zürich, Sveitsi), Marcella Carollo (ETH Zürich), Alvio Renzini (Istituto Nazionale di Astrofisica, Padova, Italia), Natascha Förster Schreiber (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, Garching, Saksa), Philipp Lang (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik), Stijn Wuyts (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik), Giovanni Cresci (Istituto Nazionale di Astrofisica), Avishai Dekel (The Hebrew University, Israel), Reinhard Genzel (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik ja University of California, Berkeley, California, USA), Simon Lilly (ETH Zürich), Chiara Mancini (Istituto Nazionale di Astrofisica), 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, Saksa), Joanna Woo (ETH Zürich) ja Giovanni Zamorani (Istituto Nazionale di Astrofisica, Bologna, Italia).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on yksi maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, ALMA-teleskoopin pääyhteistyökumppaneista. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista E-ELT -teleskooppia (European Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Valokuvia VLT-teleskoopista

Yhteystiedot

Sandro Tacchella
ETH Zurich
Zurich, Switzerland
Puh.: +41 44 633 6314
Matkapuhelin: +41 76 480 7963
Sähköposti: sandro.tacchella@phys.ethz.ch

Marcella Carollo
ETH Zurich
Zurich, Switzerland
Puh.: +41 797 926 581
Sähköposti: marcella@phys.ethz.ch

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media