Pressemeddelelse

Gennem den kosmiske tåge

- den fjerneste galakse, der nogensinde er målt

20. oktober 2010

Et europæisk hold af astronomer har ved hjælp af ESO’s Very Large Telescope (VLT) målt afstanden til den hidtil fjerneste galakse. Ved omhyggeligt at analysere den meget svage glød fra galaksen har de fundet ud af, at de ser den på det tidspunkt, hvor universet kun var omkring 600 millioner år gammelt (en rødforskydning på 8,6). Det er de første bekræftende observationer af en galakse, hvis lys får den ugennemsigtige brinttåge, som fyldte kosmos på dette tidlige tidspunkt, til at lette. Resultaterne offentliggøres den 21. oktober i tidsskriftet Nature.

”Ved at bruge ESO’s Very Large Telescope har vi fået bekræftet, at en galakse, som tidligere er blevet opdaget af Hubble, er det fjerneste objekt, der er indtil nu er blevet identificeret så langt ude i universet,” [1] siger Matt Lehnert (Observatoire de Paris), som er hovedforfatter på artiklen, der fortæller om resultaterne. ”VLT og dets SINFONI-spektrografs ydeevne giver os mulighed for at måle afstanden til denne meget lyssvage galakse, og vi har fundet ud af, at vi ser den, da universet var mindre end 600 millioner år gammelt.”

Det er yderst vanskeligt at studere disse første galakser. Når deres oprindeligt klare lys endelig når ned til Jorden, ser de meget lyssvage og små ud. Desuden falder det meste af dette svage lys i den infrarøde del af spektret, fordi dets bølgelængde er blevet strakt på grund af universets udvidelse – en effekt, der kaldes rødforskydning. For at gøre ondt værre, var universet på dette tidlige tidspunkt, mindre end en milliard år efter big bang, ikke helt gennemsigtigt. En stor del af det var fyldt med en tåge af brintgas, der absorberede det kraftige ultraviolette lys fra unge galakser. Perioden, hvor dette ultraviolette lys fik tågen til at lette, er kendt som reioniserings-perioden [2]. På trods af disse udfordringer har det nye Wide Field Camera 3 på NASA/ESA’s Hubble-rumteleskop i 2009 opdaget flere gode kandidat-objekter [3], der menes at være galakser, som lyste op i reioniserings-æraen. Det er en enorm udfordring, at bekræfte afstande til så lyssvage og fjerne objekter, og det kan kun gøres pålideligt ved hjælp af spektroskopi udført med meget store jordbaserede teleskoper [4], ved at måle rødforskydningen af galaksens lys.

Matt Lehnert tager historien op: ”Efter annonceringen af kandidat-galakserne fra Hubble lavede vi en hurtig beregning. Og vi blev begejstrede, da vi fandt ud af, at den enorme lysmængde VLT kan indsamle, kombineret med følsomheden af det infrarøde spektroskopiske instrument, SINFONI og en meget lang eksponeringstid, lige netop burde give os mulighed for at fange den ekstremt svage glød fra en af disse fjerntliggende galakser og måle dens afstand.”

På særlig anmodning til ESO’s generaldirektør, fik de teleskoptid på VLT og observerede en kandidat-galakse kaldet UDFy-38135539 [5] i 16 timer. Efter to måneders meget omhyggelig analyse og kontrol af deres resultater nåede holdet frem til, at de tydeligt havde registreret den meget svage glød fra brint med en rødforskydning på 8,6. Det gør denne galakse til det fjerneste objekt nogensinde, der er bekræftet med spektroskopi. En rødforskydning på 8,6 svarer til en galakse set kun 600 millioner år efter big bang.

Medforfatter Nicole Nesvadba (Institut d’Astrophysique Spatiale) opsummerer dette arbejde: ”Måling af rødforskydningen af den mest fjerntliggende galakse hidtil er meget spændende i sig selv, men de astrofysiske konsekvenser af denne opdagelse er endnu vigtigere. Det er første gang, vi med sikkerhed ved, at vi ser på en af de galakser, der fik tågen, som havde fyldt det meget tidlige univers, til at lette.”

En af de overraskende ting ved denne opdagelse er, at gløden fra UDFy-38135539 ikke synes at være kraftig nok til selv at få brinttågen til at lette. ”Der må være andre galakser, formentlig mere lyssvage og lettere, sammen med UDFy-38135539, som også har medvirket til at gøre rummet omkring galaksen gennemsigtigt. Uden denne yderligere hjælp, ville lyset fra galaksen, uanset hvor klart det var, have været fanget i den omkringliggende brinttåge, og vi ville ikke have været i stand til at opdage den,” forklarer medforfatter Mark Swinbank (University of Durham).

Medforfatter Jean-Gabriel Cuby (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille) bemærker: ”For at studere reioniserings-perioden og dannelsen af galakser presses de nuværende teleskoper og instrumenter til det yderste. Men det er netop videnskab af denne type, der vil blive rutine, når ESO’s European Extremely Large Telescope – der vil være det største optiske og nærinfrarøde teleskop i verden – bliver taget i brug.”

Noter

[1] Et tidligere ESO-resultat (eso0405) rapporterede om et objekt i en større afstand (en rødforskydning på 10). Men yderligere undersøgelser kunne ikke finde et objekt med en passende lysstyrke på denne position, og nyere observationer med NASA/ESA’s Hubble-rumteleskop har ikke givet et klart svar. De fleste astronomer mener ikke længere, at dette objekt er en galakse ved en meget høj rødforskydning.

[2] Da universet kølede ned efter big bang for omkring 13,7 milliarder år siden, blev elektroner og protoner koblet sammen til brintgas. Denne kølige og mørke gas var hovedbestanddel i universet under den såkaldte mørke æra, hvor der ikke var lysende objekter. Denne fase endte, da de første stjerner blev dannet og deres intense ultraviolette stråling langsomt gjorde brinttågen gennemsigtig igen ved at splitte brintatomerne tilbage i elektroner og protoner, en proces kendt som reionisering. Denne epoke i universets tidlige historie varede fra ca. 150 millioner til 800 millioner år efter big bang. Forståelsen af hvordan reioniseringen skete, og hvordan de første galakser blev dannet og udviklede sig, er en af de store udfordringer i den moderne kosmologi.

[3] Disse Hubble observationer er beskrevet på: http://www.spacetelescope.org/news/heic1001/

[4] Astronomer har to måder til at finde og måle afstande til de tidligste galakser. De kan tage meget dybe billeder gennem forskellige farvede filtre og måle lysstyrken af mange objekter ved forskellige bølgelængder. De kan derefter sammenligne disse med, hvad der forventes af galakser af forskellige typer på forskellige tidspunkter i universets historie. Det er den eneste måde, der i øjeblikket er til rådighed til at opdage disse meget lyssvage galakser, og er den teknik, der er anvendt af Hubble-holdet. Men teknikken er ikke altid pålidelig. For eksempel kan det, der ser ud som en svag og fjern galakse, undertiden vise sig at være en uinteressant kold stjerne i vores galakse, Mælkevejen.

Når først kandidat-objekter er blevet fundet, kan et mere pålideligt skøn af afstanden (målt som rødforskydning) fås ved at brede lyset fra et kandidat-objekt op i dets forskellige farver og lede efter de karakteristiske tegn på stråling fra brint eller andre grundstoffer i galaksen. Denne spektroskopiske metode er det eneste redskab, som astronomerne kan bruge til at lave en mere pålidelig og nøjagtig afstandsmåling.

[5] Det mærkelige navn henviser til, at galaksen er blevet fundet i Ultra Deep Field-området, mens tallene angiver dens nøjagtige position på himlen.

Mere information

Denne forskning er præsenteret i en artikel, Spectroscopic confirmation of a galaxy at redshift z=8.6, Lehnert et al., der udkommer i Nature den 21. oktober 2010.

Holdet er sammensat af M. D. Lehnert (Observatoire de Paris – Laboratoire GEPI / CNRS-INSU / Université Paris Diderot, Frankrig), N. P. H. Nesvadba (Institut d’Astrophysique Spatiale / CNRS-INSU / Université Paris-Sud, Frankrig), J.-G. Cuby (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille / CNRS-INSU / Université de Provence, Frankrig), A. M. Swinbank (University of Durham, Storbritannien), S. Morris (University of Durham, Storbritannien), B. Clément (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille / CNRS-INSU / Université de Provence, Frankrig), C. J. Evans (UK Astronomy Technology Centre, Edinburgh, Storbritannien), M. N. Bremer (University of Bristol, Storbritannien) og S. Basa (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille / CNRS-INSU / Université de Provence, Frankrig).

ESO, det Europæiske Syd Observatorium, er den mest fremtrædende internationale astronomi-organisation i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. ESO har i dag følgende 14 medlemslande: Belgien, Danmark, Finland, Frankrig, Holland, Italien, Portugal, Schweiz og Storbritannien, Spanien, Sverige, Tjekkiet, Tyskland og Østrig. Flere lande har udtrykt interesse i medlemskab. ESO’s aktiviteter er fokuseret på design, konstruktion og drift af jordbaserede observationsfaciliteter for astronomi for at muliggøre vigtige videnskabelige opdagelser. ESO spiller også en ledende rolle for at fremme og organisere samarbejdet inden for astronomisk forskning. I Chile driver ESO tre unikke observatorier i verdensklasse: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO Very Large Telescope (VLT), der er verdens mest avancerede astronomiske observatorium til observationer i synligt lys. ESO er den europæiske partner i et revolutionerede astronomisk teleskop kaldet ALMA, det største igangværende astronomiske projekt. ESO planlægger i øjeblikket et 42 meter optisk/nær-infrarødt teleskop kaldet European Extremely Large Telescope (E-ELT), der vil blive ”verdens største øje mod himlen”.

Links

• Videnskabelig artikel: Nature paper
• Mere info om reionisering: http://en.wikipedia.org/wiki/Reionization
• Marcelo Alvarez’ simuleringer af reionisering: http://www.cita.utoronto.ca/~malvarez/index.shtml

Kontakter

Matthew Lehnert
Observatoire de Paris
France
Tel: +33 1 45 07 76 11
E-mail: matthew.lehnert@obspm.fr

Nicole Nesvadba
Institut d'Astrophysique Spatiale
Tel: +33 1 69 15 36 54
Mobil: +33 6 28 28 14 26
E-mail: nicole.nesvadba@ias.u-psud.fr

Mark Swinbank
Durham University
United Kingdom
Tel: +44 191 334 3786
Mobil: +44 7920 727 126
E-mail: a.m.swinbank@durham.ac.uk

Douglas Pierce-Price
ESO Public Information Officer
Garching, Germany
Tel: +49 89 3200 6759
E-mail: dpiercep@eso.org

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1041 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.