Pressemeddelelse

Mørke galakser i det tidlige Univers set for første gang

11. juli 2012

For første gang nogensinde er mørke galakser blevet observeret. Mørke galakser er en tidlig fase i galaksers udvikling, der er blevet forudsagt teoretisk, men som indtil nu ikke er blevet observeret. Grundlæggende set er disse objekter gasrige galakser uden stjerner. Med ESOs Very Large Telescope har et internationalt forskerhold registreret disse flygtige objekter ved at se dem gløde oplyst af en kvasar.

Mørke galakser er små gasrige galakser i det tidlige Univers, der ikke er særlig effektive til at danne stjerner. De er blevet forudsagt af teorier for galaksedannelse og menes at være byggeklodserne til nutidens klare, stjernefyldte galakser. Astronomer mener, at de muligvis har forsynet store galakser med meget af den gas, der senere er blevet til de stjerner, som findes i dag.

Fordi de grundlæggende set ikke indeholder stjerner, udsender de mørke galakser ikke meget lys og det gør dem vanskelige at registrere. I årevis har astronomer forsøgt at udvikle nye teknikker til at bekræfte eksistensen af disse galakser. Små absorptions-dyk i baggrunds-lyskilders spektre har tydet på deres eksistens. Med denne nye undersøgelse er sådanne objekter imidlertid blevet set direkte for første gang.

”Vores tilgang til problemet med at registrere en mørk galakse var ganske enkelt at sætte et kraftigt lys på den,” forklarer Simon Lilly (ETH Zürich, Schweiz), medforfatter på den videnskabelige artikel. ”Vi søgte efter den fluorescerende glød fra gassen i mørke galakser, når de oplyses af det ultraviolette lys fra en nærtliggende og meget lysstærk kvasar. Lyset fra kvasaren får de mørke galakser til at lyse op ved en proces, der minder om hvordan hvidt tøj oplyses af ultraviolette lamper på en natklub.” [1]

Holdet udnyttede Very Large Telescopes store lyssamlende areal og følsomhed og en række meget langvarige optagelser til at registrere den ekstremt svage fluorescerende glød fra de mørke galakser. De anvendte FORS2-instrumentet til at kortlægge et område på himlen omkring den lysstærke kvasar [2] HE 0109-3518 på udkig efter den ultraviolette stråling, der udsendes af brintgas, når den udsættes for intens stråling. På grund af Universets udvidelse observeres dette lys faktisk som en violet farve, når det ankommer til VLT. [3]

”Efter flere års forsøg på at registrere fluorescerende stråling fra mørke galakser viser vores resultater potentialet for vores metode til at opdage og undersøge disse fascinerende og hidtil usynlige objekter,” siger Sebastiano Cantalupo (University of California, Santa Cruz), hovedforfatteren på undersøgelsen.

Holdet registrerede næsten 100 gasholdige objekter, der ligger indenfor nogle få millioner lysår fra kvasaren. Efter en omhyggelig analyse designet til at udelukke objekter, hvor strålingen kan være drevet af stjernedannelse i galakserne selv snarere end af lyset fra kvasaren, fik de indsnævret deres eftersøgning til 12 objekter. Disse 12 objekter er de til dato mest overbevisende identifikationer af mørke galakser i Universet.

Astronomerne har også været i stand til at bestemme nogle af egenskaberne for de mørke galakser. De vurderer, at mængden af gas i dem er omkring en milliard gange større end i Solen. Det er typisk for gasrige, lette galakser i det tidlige Univers. De har også fundet ud af, at effektiviteten til at danne nye stjerner ligger lavere med en faktor 100 eller mere set i forhold til typiske stjernedannende galakser på tilsvarende udviklingstrin i den kosmiske historie. [4]

”Vores observationer med VLT har leveret dokumentation for eksistensen af kompakte og isolerede mørke skyer. Med denne undersøgelse har vi taget et afgørende skridt i retning mod at afsløre og forstå de skjulte tidlige stadier af galaksedannelsen og hvordan galakser har fået deres gas,” siger Sebastiano Cantalupo afslutningsvis.

Den integrerede felt-spektrograf MUSE, der bliver taget i brug på VLT i 2013, bliver et ekstremt effektivt værktøj til at studere disse objekter.

Noter

[1] Fluorescens er udsendelse af lys fra et materiale oplyst af en lyskilde. I de fleste tilfælde har det udsendte lys en længere bølgelængde end lyset fra kilden. For eksempel omformer lysstofrør ultraviolet stråling, der er usynlig for os, til synligt lys. Fluorescens optræder naturligt i nogle materialer såsom sten eller mineraler. De kan dog også tilføjes bevidst som i vaskemidler, der indeholder fluorescerende kemikalier for at få hvidt tøj til at se lysere ud i normalt lys.

[2] Kvasarer er meget lysstærke, fjerne galakser, der menes at få deres energi fra supertunge sorte huller i deres centre. Deres lysstyrke gør dem til kraftige fyrtårne, der oplyser det omkringliggende område, og derved hjælper med at undersøge den æra hvor de første stjerner og galakser blev dannet af den oprindelige gas fra big bang.

[3] Denne stråling fra brint er kendt som Lyman-alfa-stråling. Den dannes når elektroner i brintatomer springer fra det næstlaveste til det laveste energiniveau. Det er en type af ultraviolet lys. Fordi Universet udvider sig, bliver bølgelængden af lys fra objekter strakt ud, mens lyset bevæger sig gennem rummet. Jo længere lyset skal rejse, desto mere bliver bølgelængden strakt. Da rødt lys har den længste bølgelængde, der er synlig for øjet, er denne proces bogstavelig talt en forskydning i bølgelængde mod den røde ende af spektret – derfor betegnelsen ’rødforskydning’. Kvasaren HE 0109-3518 ligger ved en rødforskydning på z = 2,4 og det ultraviolette lys fra de mørke galakser forskydes ind i den synlige del af spektret. Et snævert filter blev særlig designet til at isolere den specifikke bølgelængde af lys som den fluorescerende stråling er rødforskudt til. Filteret var centreret ved en bølgelængde omkring 414,5 nanometer for at fange Lyman-alfa-stråling rødforskudt til z = 2,4 (det svarer til en violet farve) og havde en båndbredde på kun 4 nanometer.

[4] Effektiviteten af stjernedannelse er massen af nydannede stjerner divideret med massen af den gas, der er til rådighed til at danne stjerner. Forskerne har fundet ud af, at disse objekter skulle bruge mere end 100 milliarder år til at omdanne deres gas til stjerner. Dette resultat er i overensstemmelse med nylige teoretiske studier, der peger på, at gasrige, lette haloer ved høj rødforskydning kan have en meget lav stjernedannelses-effektivitet som konsekvens af et lavt metalindhold.

Mere information

Denne forskning er præsenteret i en artikel med titlen ”Detection of dark galaxies and circum-galactic filaments fluorescently illuminated by a quasar at z=2.4” af Cantalupo m.fl., der offentliggøres i tidsskriftet Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Holdet består af Sebastiano Cantalupo (University of California, Santa Cruz, USA), Simon J. Lilly (ETH Zürich, Schweiz) og Martin G. Haehnelt (Kavli Institute for Cosmology, Cambridge, Storbritannien).

I år 2012 er der 50-års jubilæum for grundlæggelsen af det Europæiske Syd Observatorium (ESO). ESO 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
• Andre billeder taget med VLT

Kontakter

Sebastiano Cantalupo
University of California
Santa Cruz, USA
Tel: +1 831 459 5891
E-mail: cantal@ucolick.org

Simon J. Lilly
Institute for Astronomy, ETH Zurich
Zurich, Switzerland
Tel: +41 44 633 3828
E-mail: simon.lilly@phys.ethz.ch

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
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 eso1228 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.