Pressemeddelelse

Blot 250 millioner år efter Big Bang var der gang i stjernedannelsen

Nye overraskende resultater fra ALMA og VLT

16. maj 2018

I den meget fjerne galakse MACS1149-JD1 startede stjernedannelsen uventet tidligt; blot 250 millioner år efter Big Bang. Opdagelsen er gjort med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) og ESOs Very Large Telescope (VLT) i Chile. I samme forbindelse lykkedes det også at finde de hidtil fjerneste spor af oxygen, og det er den fjerneste galakse, som nogensinde er observeret med ALMA eller VLT. De nye forskningsresultater offentliggøres i tidsskriftet Nature 17. maj 2018.

Det er et internationalt hold astronomer, som har brugt ALMA til at observere den fjerne galakse med katalognummeret MACS1149-JD1. Her fandt de en meget svag glød fra ioniseret oxygen. På sin vej igennem rummet har dette oprindeligt infrarøde lys ændret bølgelængde på grund af Universets udvidelse, så lyset nu observeres med ALMA her fra Jordens overflade med en bølgelængde, som er mere en ti gange større. Heraf kan man beregne, at signalet blev udsendt fra den fjerne galakse for 13,3 milliarder år siden (det vil sige 500 millioner år efter Big Bang), så det er den fjerneste og tidligste registrering af grundstoffet oxygen, som nogensinde er foretaget med noget teleskop[1]. Når der er oxygen til stede, er det et klart tegn på, at der må have eksisteret endnu tidligere generationer af stjerner i denne galakse.

"Det var rigtig spændende at se sporene af det fjerne oxygen i dataene fra ALMA," siger Takuya Hashimoto, som er hovedforfatter på den nye forskningsartikel, og som forsker både ved Osaka Sangyo University og ved National Astronomical Observatory of Japan. "Opdagelsen her skubber grænserne for det observerbare Univers endnu længere tilbage."

Tillige med gløden fra oxygen, som ALMA indfangede, blev der også målt et endnu svagere signal fra hydrogen med ESOs Very Large Telescope (VLT). Den afstand til galaksen, som er bestemt fra denne observation, stemmer overens med afstanden, som kan afledes af oxygen-observationen. Det gør alt i alt, at MACS1149-JD1 er den fjerneste galakse med en præcis afstandsbestemmelse, som nogensinde er observeret med ALMA eller med VLT.

"Vi ser galaksen her på et tidspunkt, da Universet blot var 500 millioner år gammelt, og alligevel er det klart, at der allerede var en bestand af veludviklede stjerner," forklarer Nicolas Laporte, som forsker ved University College London (UCL) i England, og som er andenforfatter til artiklen. "Derfor kan vi bruge galaksen her til at søge tilbage i en endnu tidligere, og indtil nu helt uudforsket del af den kosmiske historie."

I et stykke tid efter Big Bang var der ikke noget oxygen nogen steder i Universet. Det dannes nemlig først ved fusionsprocesser inde i de første stjerner, og det spredes først ud, og bliver synligt når disse stjerner dør. Opdagelsen af oxygen i MACS1149-JD1 viser os, at disse første generationer af stjerner allerede har været dannet, er udslukte, og har udsendt deres indhold af oxygen i resten af Universet blot 500 millioner efter Universets dannelse.

Men hvornår skete så denne tidligste stjernedannelse? For at finde ud af det, har forskerholdet rekonstrueret galaksen MACS1149-JD1's tidligste historie ved hjælp af infrarøde optagelser fra NASA/ESA Hubble Space Telescope og NASA Spitzer Space Telescope. Med disse rumteleskoper til hjælp, viste det sig, at galaksens observerede lysstyrke passer med en model, hvor starten på stjernedannelsen i det hele taget må være sket blot 250 millioner år efter at Universet opstod[2].

Når stjernerne i MACS1149-JD1 er så veludviklede, som de er, rejser det et spørgsmål om, hvornår de allerførste galakser dukkede frem fra den totale mørkeperiode, som astronomerne romantisk har døbt "det kosmiske daggry". Med alderen for MACS1149-JD1 sikkert bestemt, har forskerholdet her med tydelighed vist, at galakser fandtes endnu før dem, som vi indtil nu har kunnet måle på direkte.

Richard Ellis, som er seniorastronom på UCL og medforfatter til artiklen, slutter af: "Det, at kunne bestemme hvornår det kosmiske daggry skete, er simpelt hen den Hellige Gral indenfor kosmologi og galaksedannelse. Med disse nye observationer af galaksen MACS1149-JD1 er vi kommet tættere på direkte at kunne overvære det tidspunkt, hvor stjernelyset for første gang begyndte at skinne i det sorte Univers! Og da vi jo alle sammen består af stof, som oprindeligt har været en del af stjernerne, så drejer det her sig i virkeligheden om at finde tilbage til vore allertidligste rødder."

Noter

[1] ALMA har flere gange sat rekord i at finde det tidligste og dermed fjerneste oxygen. I 2016 brugte Akio Inoue ved Osaka Sangyo Universitetet og hans kolleger ALMA til at finde et signal fra oxygen, som er udsendt for 13,1 milliarder år siden. Flere måneder senere brugte Nicolas Laporte fra University College i London ALMA til at finde oxygen for 13,2 milliarder år siden. Nu har de to forskerhold så i fælleskab opnået denne nye rekord, som modsvarer en rødforskydning på 9,1.

[2] Det vil svare til en rødforskydning på omkring 15 - noget, som endnu ikke er observeret for stjerner.

Mere information

Forskningsresultaterne er offentliggjorte i en artikel med titlen: “The onset of star formation 250 million years after the Big Bang”, af T. Hashimoto et al., i tidsskriftet Nature den 17. maj 2018.

Medlemmerne af forskerholdet er: Takuya Hashimoto (Osaka Sangyo University/National Astronomical Observatory of Japan, Japan), Nicolas Laporte (University College London, United Kingdom), Ken Mawatari (Osaka Sangyo University, Japan), Richard S. Ellis (University College London, United Kingdom), Akio. K. Inoue (Osaka Sangyo University, Japan), Erik Zackrisson (Uppsala University, Sverige), Guido Roberts-Borsani (University College London, United Kingdom), Wei Zheng (Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland, United States), Yoichi Tamura (Nagoya University, Japan), Franz E. Bauer (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile), Thomas Fletcher (University College London, United Kingdom), Yuichi Harikane (The University of Tokyo, Japan), Bunyo Hatsukade (The University of Tokyo, Japan), Natsuki H. Hayatsu (The University of Tokyo, Japan; ESO, Garching, Tyskland), Yuichi Matsuda (National Astronomical Observatory of Japan/SOKENDAI, Japan), Hiroshi Matsuo (National Astronomical Observatory of Japan/SOKENDAI, Japan, Sapporo, Japan), Takashi Okamoto (Hokkaido University, Sapporo, Japan), Masami Ouchi (The University of Tokyo, Japan), Roser Pelló (Université de Toulouse, Frankrig), Claes-Erik Rydberg (Universität Heidelberg, Tyskland), Ikkoh Shimizu (Osaka University, Japan), Yoshiaki Taniguchi (The Open University of Japan, Chiba, Japan), Hideki Umehata (The University of Tokyo, Japan) and Naoki Yoshida (The University of Tokyo, Japan).

ESO er den fremmeste fællesnationale astronomiorganisation i Europa, og verdens langt mest produktive jordbaserede astronomiske observatorium. 16 lande er med i ESO: Belgien, Brazilien, Danmark, Finland, Frankrig, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig, og desuden værtsnationen Chile. ESO har et ambitiøst program, som gør det muligt for astronomer at gøre vigtige videnskabelige opdagelser. Programmet har focus på design, konstruktion og drift af stærke jordbaserede observatorier. Desuden har ESO en ledende rolle i formidling og organisering af samarbejde omkring astronomisk forskning. ESO driver tre enestående observatorier i verdensklasse i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO VLT, Very Large Telescope, som er verdens mest avancerede observatorium for synligt lys, samt to oversigtsteleskoper. VISTA, som observerer i infrarødt, er verdens største oversigtsteleskop, og VLT Survey Teleskopet er det største teleskop bygget til at overvåge himlen i synligt lys. ESO er en af de største partnere i ALMA, som er det største eksisterende astronomiprojekt. For tiden bygges ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje".

­ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, er et internationalt astronomisk observatorium, med ESO, US National Science Foundation (NSF) og National Institutes of Natural Sciences (NINS) i Japan i samarbejde med Chile. ALMAs finansieres af ESO (Det europæiske sydobservatorium), NSF i samarbejde med Canadas National Research Council og National Science Council i Taiwan, og af NINS i samarbejde med Academia Sinica i Taiwan og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

Opbygning og drift af ALMA styres af ESO på vegne af medlemstaterne, af National Radio Observatory ved Associated Universities, Inc. på vegne af Nordamerika og af National Astronomical Observatory i Japan på vegne af Østasien. Organisationen Joint ALMA Observatory, JAO står for den fælles ledelse og styring af konstruktion og drift af ALMA.

Links

• Forskningsartiklen fra Nature
• Fotos af VLT
• Fotos af ALMA

Kontakter

Nicolas Laporte
University College London
London, United Kingdom
Tel: +44 7452 807 591
E-mail: n.laporte@ucl.ac.uk

Richard Ellis
University College London
London, United Kingdom
Tel: +44 7885 403 334
E-mail: richard.ellis@ucl.ac.uk

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-mail: pio@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 eso1815 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.