Pressemeddelelse

VLT-observationer af gammaglimt afslører overraskende ingredienser i unge galakser

2. november 2011

Et internationalt hold af astronomer har brugt det kortvarige, men strålende lys fra et fjernt gammaglimt til at studere sammensætningen af meget fjerne galakser. De nye observationer, der er blevet lavet med ESO’s Very Large Telescope (VLT), har afsløret to galakser i det tidlige Univers, som overraskende nok indeholder flere tungere grundstoffer end Solen. De to galakser er muligvis i gang med at smelte sammen. Sådanne begivenheder i det tidlige Univers har været drivkraft for dannelsen af mange nye stjerner og måske den udløsende faktor for gammaglimt.

Gammaglimt er de mest lysstærke eksplosioner i Universet [1]. De bliver først set af satellitter i rummet, der observerer det indledende korte udbrud af gammastråler. Når deres positioner er blevet fastlagt, bliver de omgående studeret med store jordbaserede teleskoper, der kan registrere eftergløden i synligt og infrarødt lys, som gammaglimtene udsender i de efterfølgende timer og dage. Et af disse udbrud, kaldet GRB 090323 [2], blev første gang opdaget af NASA’s Fermi Gamma-ray Space Telescope. Meget kort tid efter blev udbruddet fanget af røntgen-detektoren på NASA’s Swift-satellit og af GROND-systemet på MPG/ESO 2,2 meter teleskopet i Chile (eso1049). Herefter blev det studeret i stor detalje ved hjælp af ESO’s Very Large Telescope (VLT) blot en dag efter eksplosionen.

Observationerne med VLT viser, at det strålende lys fra gammaglimtet er passeret gennem sin egen værtsgalakse og en anden galakse nær ved. Disse galakser ses, som de så ud for omtrent 12 milliarder år siden [3]. Sådanne fjerne galakser bliver meget sjældent fanget i lysskæret fra et gammaglimt.

”Da vi undersøgte lyset fra dette gammaglimt vidste vi ikke, hvad vi ville finde. Det var en overraskelse, at den kolde gas i disse to galakser i det tidlige Univers har vist sig at have en uventet kemisk sammensætning,” forklarer Sandra Savaglio (Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Tyskland), der er hovedforfatter af artiklen om de nye resultater. ”Disse galakser har flere tunge grundstoffer end det nogensinde før er blevet set i en galakse så tidligt i Universets udvikling. Vi forventede ikke, at Universet ville være så modent, så kemisk veludviklet, på et så tidligt tidspunkt.”

Da lyset fra gammaglimtet passerede gennem galakserne, opførte gassen sig som et filter og absorberede noget af lyset fra gammaglimtet ved bestemte bølgelængder. Uden gammaglimtet ville disse lysstærke galakser være usynlige. Ved omhyggeligt at analysere de afslørende fingeraftryk fra forskellige grundstoffer har holdet været i stand til at finde sammensætningen af den kolde gas i disse meget fjerne galakser og bestemme, hvor rige de er på tunge grundstoffer.

Det forventes, at galakser i det unge Univers vil indeholde mindre mængder af tungere grundstoffer end nutidige galakser som eksempelvis Mælkevejen. De tungere grundstoffer er nemlig blevet produceret i forbindelse med flere generationer af stjerners liv og død, der gradvist har beriget gassen i galakserne [4]. Astronomer kan bruge den kemiske berigelse i galakserne til at sige, hvor langt de er i deres livsforløb. Men de nye observationer viser overraskende nok, at nogle galakser allerede var meget rige på tunge grundstoffer mindre end to milliarder år efter big bang. Noget, der indtil for nylig var utænkeligt.

Det nyligt opdagede unge galaksepar må danne nye stjerner meget hurtigt, når de kan berige den kolde gas så kraftigt og hurtigt. Eftersom de to galakser er tæt på hinanden, kan de være i færd med at smelte sammen, og det kan starte stjernedannelse, når gasskyerne støder sammen. De nye resultater støtter også tanken om, at gammaglimt kan have forbindelse med voldsom dannelse af tunge stjerner.

Energisk stjernedannelse i galakser som disse er måske ophørt tidligt i Universets historie. 12 milliarder år senere, i nutiden, vil resterne af sådanne galakser indeholde et stort antal stjernerester som eksempelvis sorte huller og kølige dværgstjerner. Resultatet er  ”døde galakser”, der er svære at opdage, da de kun er svage skygger af, hvordan de så ud i deres lysstærke ungdom. Det vil være en udfordring at finde sådanne ”galakselig” i nutiden.

”Vi var heldige at observere GRB 090323, mens det stadig var tilstrækkeligt lysklart, så det var muligt at lave bemærkelsesværdigt detaljerede observationer med VLT. Gammaglimt er kun lysstærke i et meget kort tidsrum, og derfor er det svært at indsamle data af høj kvalitet. Vi håber at kunne observere disse galakser igen i fremtiden, når vi har mere følsomme instrumenter. De vil være et perfekt mål for E-ELT,” afslutter Savaglio.

Noter

[1] Gammaglimt, der varer længere tid end to sekunder, bliver kaldt lange glimt, mens de, der varer kortere tid, kaldes korte glimt. Lange glimt, herunder det i undersøgelsen, bliver knyttet til supernovaeksplosioner af tunge, unge stjerner i stjernedannende galakser. Korte glimt er ikke så velforståede, men de menes at stamme fra sammensmeltningen af to kompakte objekter som eksempelvis neutronstjerner.

[2] Navnet henviser til datoen for opdagelsen af gammaglimtet. I dette tilfælde blev det opdaget den 23. marts 2009.

[3] Galakserne er set ved en rødforskydning på 3,57, hvilket betyder, at de bliver set, som de så ud 1,8 milliarder år efter big bang.

[4] Materialet, der blev produceret under big bang for 13,7 milliarder år siden, var næsten udelukkende brint og helium. De fleste tungere grundstoffer som ilt, kvælstof og kulstof blev produceret senere af kernereaktioner i stjerner og blev spredt ud i galaksernes gasskyer, da stjernerne døde. Det forventes derfor, at mængden af tungere grundstoffer i de fleste galakser gradvist bliver forøget i takt med, at Universet bliver ældre.

Mere information

Denne forskning bliver præsenteret i artiklen “Super-solar Metal Abundances in Two Galaxies at z ~ 3.57 revealed by the GRB 090323 Afterglow Spectrum”, der bliver bragt i tidsskriftet Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Holdet består af S. Savaglio (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching bei München, Tyskland [MPE]), A. Rau (MPE), J. Greiner (MPE), T. Krü̈hler (MPE; Technische Universitä̈t München, Garching, Tyskland [TUM]), S. McBreen (University College Dublin, Irland; MPE), D. H. Hartmann (Clemson University, Clemson, USA), A. C. Updike (Clemson), R. Filgas (MPE), S. Klose (Thü̈ringer Landessternwarte Tautenburg, Tyskland), P. Afonso (MPE), C. Clemens (MPE), A. Küpcü̈ Yoldas (ESO, Garching, Tyskland), F. Olivares E. (MPE), V. Sudilovsky (MPE; TUM) and G. Szokoly (Eötvö̈s University, Budapest, Ungarn).

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 15 medlemslande: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrig, Holland, Italien, Portugal, Schweiz og Storbritannien, Spanien, Sverige, Tjekkiet, Tyskland og Østrig. ESO’s aktiviteter er fokuseret på design, konstruktion og drift af jordbaserede observationsfaciliteter for at muliggøre vigtige videnskabelige opdagelser inden for astronomi. 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 samt to kortlægningsteleskoper. VISTA arbejder i infrarødt lys og er verdens største kortlægningsteleskop, mens VLT Survey Telescope (VST) er det største teleskop, der udelukkende er bygget til at kortlægge himlen 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 40 meter optisk/nær-infrarødt teleskop kaldet European Extremely Large Telescope (E-ELT), der vil blive ”verdens største øje mod himlen”.

Links

• Den videnskabelige artikel
• Billeder af VLT

Kontakter

Sandra Savaglio
Astronomer, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 30000 3358
Mobil: +49 151 5194 4223
E-mail: savaglio@mpe.mpg.de

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Mobil: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@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 eso1143 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.