Pressmeddelande

En brådmogen galax i det unga universum

ALMA och VLT synar en överraskande dammig och mogen galax

2 mars 2015

Astronomer har hittat mängder av stoft och damm i en av de mest avlägsna galaxer som hittills observerats. Upptäckten, som är den första i en så avlägsen galax, är ett eggande tecken på att galaxernas utveckling gick snabbt efter big bang. Forskarna använde ALMA för att se det svaga skenet av kallt stoft i galaxen A1689-zD1 och ESO:s Very Large Telescope för att mäta avståndet dit.

En forskargrupp ledd av Darach Watson från Köpenhamns universitet använde instrumentet X-shooter på VLT tillsammans med ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) för att observera en av de yngsta och mest avlägsna galaxerna som hittills upptäckts. De överraskades när de upptäckte att systemet var långt mer utvecklat än man förväntat sig. Andelen stoft och damm i galaxen liknar den hos mer mogna galaxer, som till exempel Vintergatan. Stoft av det här slaget är viktigt för uppkomsten av liv eftersom det spelar en roll i hur planeter, komplexa molekyler och normala stjärnor bildas.

I observationerna studerade man galaxen A1689-zD1 [1]. Den går att studera därför att dess ljusstyrka förstärks mer än nio gånger tack vare den spektakulära galaxhopen Abell 1689, som ligger mellan den unga galaxen och jorden och som fungerar som en gravitationslins. Om det inte var för den gravitationella förstärkningen så hade skenet från denna väldigt bleka galax varit alltför svagt för att bli upptäckt.

Vi ser A1689-zD1 när universum var bara drygt 700 miljoner år gammalt – fem procent av dess nuvarande ålder [2]. Det är en relativt blygsam galax – den har mycket mindre massa och lyser svagare än många andra objekt som tidigare studerats i det här skedet av det unga universum. Därför är den också ett mer typiskt exempel på en galax från den tiden.

A1689-zD1 är synlig som den var under en period i universums barndom som kallas återjoniseringens tidsålder. Då förde de första stjärnorna med sig en kosmisk gryning som lyste upp ett enormt och genomskinligt universum och som satte punkt för kosmos så kallade mörka år. Man förväntade sig att den skulle se ut som ett nybildat system, men galaxen överraskade astronomerna med dess rika kemisk sammansättning och stora mängder av interstellärt stoft.

– Efter att vi bekräftat galaxens avstånd med hjälp av VLT insåg vi att den redan tidigare hade observerats med ALMA. Vi förväntade oss inte att hitta mycket men jag kan säga er att vi blev lite exalterade när vi insåg att ALMA inte bara hade observerat den, utan också gjort en tydlig detektion. Ett av de främsta målen med ALMA-observatoriet har varit att upptäcka galaxer från det unga universum med hjälp av ljus från deras kalla gas- och stoftreserver – och här fanns den! berättar Darach Watson.

Galaxen var ett kosmiskt spädbarn – men den visade sig vara brådmogen. Vid en sådan ålder förväntade man sig en brist på tyngre grundämnen, det vill säga allt tyngre än väte och helium (inom astronomin kallas dessa metaller). Tyngre grundämnen tillverkas i stjärnornas innanmäten och sprids ut i rymden när stjärnorna exploderar eller dör på annat vis. Den här processen måste upprepas under flera stjärngenerationer för att producera tillräckligt av tyngre grundämnen som kol, syre och kväve.

Överraskande nog så ser det ut som galaxen A1689-zD1 skickar ut mycket långvågigt infrarött ljus [3], vilket är ett tecken på att den har redan bildat många av sina stjärnor och avsevärda mängder tyngre grundämnen. Den innehåller mycket stoft, och har dessutom ett förhållande mellan stoft och gas som liknar det hos långt mognare galaxer.

– Fastän det exakta ursprunget till stoft och damm i galaxen fortfarande är okänt så visar våra upptäckter att det tillverkades väldigt snabbt, inom 500 miljoner år efter att stjärnor började bildas i universum. Kosmiskt sett är det en väldigt kort tidsram med tanke på att de flesta stjärnor lever under flera miljarder år, förklarar Darach Watson.

Enligt forskningen tycks A1689-zD1 ha bildat stjärnor kontinuerligt i en måttlig takt sedan 560 miljoner år efter big bang. Alternativt kan den ha gått igenom en fas av extrem stjärnbildning som sedan avtog.

Före dessa resultaten har astronomer oroat sig över att sådana avlägsna galaxer skulle vara omöjliga att upptäcka på det här viset. Ändå upptäcktes A1689-zD1 efter bara korta observationer med ALMA.

Kirsten Knudsen, astronom vid Chalmers tekniska högskola, är medförfattare till artikeln.

– Den här överraskande dammiga galaxen verkar ha haft bråttom att börja skapa sin första generation av stjärnor. I framtiden kommer ALMA att kunna hjälpa oss att hitta fler galaxer som denna och försöka lära oss vad som gör dem så ivriga på att växa upp, säger hon.

Noter

[1] Galaxen upptäcktes tidigare i bilder från Hubbleteleskopet. Då misstänkte man att den låg väldigt långt bort, men avståndet kunde då inte mätas tillräckligt noggrant.

[2] Detta motsvarar en rödförskjutning på 7,5.

[3] Ljuset har sträckts ut av universums expansion så pass att det har våglängd kring en millimeter när det når jorden och kan därför upptäckas av ALMA. 

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel med titeln “A dusty, normal galaxy in the epoch of reionization” av D. Watson m. fl., och publiceras online i tidsskriften Nature den 2 mars 2015.

I forskarlaget ingår D. Watson (Niels Bohr Institute, Köpenhamns universitet, Danmark), L. Christensen (Köpenhamns universitet), Kirsten Kraiberg Knudsen (Chalmers tekniska högskola, Sverige), J. Richard (CRAL, Observatoire de Lyon, Saint Genis Laval, Frankrike), A. Gallazzi (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Firenze, Italien) och M. J. Michalowski (SUPA, Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Storbritannien).

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

●       Forskningsartikeln

●       Bilder på VLT

●       Bilder på ALMA

Kontakter

Robert Cumming, kontaktperson för ESO:s utåtriktade verksamhet i Sverige
Onsala rymdobservatorium
Sverige
Tel: 031 772 5500
Mobil: 070 493 3114
E-post: robert.cumming@chalmers.se

Darach Watson
Niels Bohr Institute
University of Copenhagen, Denmark
Tel: +45 2480 3825
E-post: darach@dark-cosmology.dk

Kirsten K. Knudsen
Chalmers University of Technology
Onsala, Sweden
Tel: +46 31 772 5526
Mobil: +46 709 750 956
E-post: kirsten.knudsen@chalmers.se

Richard Hook
ESO education and Public Outreach Department
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1508 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.