Lehdistötiedote

Galakseja hellästi kasvattaen

13. lokakuuta 2010

ESO:n VLT-teleskoopin uudet havainnot ovat tuottaneet ensimmäiset suorat todisteet siitä, että nuoret galaksit voivat kasvaa keräämällä kylmää kaasua ympäriltään ja käyttämällä sitä lukuisten uusien tähtien muodostukseen. Ensimmäisten alkuräjähdystä seuranneiden miljardien vuosien aikana tyypillisen galaksin massa kasvoi dramaattisesti ja tapahtuneen ymmärtäminen on yksi modernin astrofysiikan suurimpia ongelmia. Tulokset ilmestyivät tiedejulkaisu Naturen lokakuun 14. päivän painoksessa.

Ensimmäiset galaksit muodostuivat ennen kuin maailmankaikkeus oli miljardi vuotta vanha ja olivat pienempiä kuin nykyisin näkemämme jättiläisjärjestelmät, kuten Linnunrata. Täten galaksien keskímääräinen koko on jotenkin kasvanut maailmankaikkeuden kehityksen myötä. Galaksit törmäävät usein toisiinsa yhdistyen suuremmiksi järjestelmiksi ja tämä prosessi on varmasti tärkeä kasvumekanismi. Toinen, hellävaraisempi tapa on kuitenkin ehdotettu.

Eurooppalainen tähtitieteilijäryhmä on käyttänyt ESO:n VLT-teleskooppia testatakseen tätä, kovin erilaista ideaa, jonka mukaan nuoret galaksit voivat myös kasvaa vetämällä puoleensa nuoren maailmankaikkeuden vety- ja heliumkaasun kylmiä virtauksia ja muodostamalla uusia tähtiä tästä yksinkertaisesta materiaalista. Aivan kuten kaupalliset yritykset voivat kasvaa joko yhdistymällä toisten yhtiöiden kanssa, tai värväämällä lisää henkilökuntaa, nuoret galaksit voivat kenties kasvaa kahdella tavalla - joko yhdistymällä toisten galaksien kanssa tai keräämällä ympäristöstään materiaa.

Tutkimusryhmän johtaja, Giovanni Cresci (Osservatorio Astrofisico di Arcetri) sanoo: "Uudet tulokset VLT:ltä ovat ensimmäinen suora todiste siitä, että puhtaan kaasun kasaantuminen todella tapahtui ja oli tarpeeksi syöttääkseen rajua tähtien muodostusta ja massiivisten galaksien kasvua nuoressa maailmankaikkeudessa." Havainnolla on merkittävä vaikutus maailmankaikkeuden evoluution ymmärtämyksellemme alkuräjähdyksestä nykypäivään. Galaksien muodostuksen ja evoluution teoriat täytynee kirjoittaa uudelleen.

Tutkimusryhmä aloitti työn valitsemalla kolme erittäin etäistä galaksia selvittääkseen löytävätkö he todisteita puhtaan kaasun virtauksesta ympäröivästä avaruudesta ja siihen liittyvästä uusien tähtien muodostuksesta. He pitivät tarkasti huolen siitä, että heidän esimerkkigalaksinsa eivät olleet toisten galaksien vuorovaikutusten häiritsemiä. Valitut galaksit olivat hyvin säännöllisiä, tasaisesti pyöriviä kiekkoja - samankaltaisia Linnunradan kanssa - ja ne nähdään noin kahden miljardin vuoden ikäisessä maailmankaikkeudessa (punasiirtymällä kolme).

Nykymaailmankaikkeuden galakseissa raskaat alkuaineet [1] ovat runsaampia lähellä keskustaa. Mutta kun Cresci ryhmineen kartoitti valittuja etäisiä galakseja VLT:n SINFONI-spektrograafilla [2], he innostuivat nähdessään, että kaikissa kolmessa tapauksessa galaksin ytimen lähellä oli alue, jossa oli vähemmän raskaita alkuaineita, mutta kiihkeää tähtien muodostusta, mistä päätellen tähtienmuodostuksen materiaali tulisi ympäröivästä puhtaasta, jokseenkin raskaista alkuaineista vapaasta kaasusta. Tämä oli löydös, joka tarjosi toistaiseksi parhaan todisteen nuorten galaksien primitiivisen kaasun keräämisestä ja sen käyttämisestä uusien tähtisukupolvien muodostukseen.

Tästä Cresci vetää johtopäätöksen: "Tämä tutkimus on ollut mahdollinen vain VLT:n SINFONI-instrumentin ylivoimaisen suorituskyvyn ansiosta. Se on avannut uuden ikkunan erittäin etäisten galaksien kemiallisten ominaisuuksien tutkimukseen. SINFONI tarjoaa tietoa paitsi kahdessa tilaulottuvuudessa, myös kolmannessa, spektriulottuvuudessa, mikä mahdollistaa galaksien sisäisten liikkeiden tarkkailun ja tähtienvälisen kaasun kemiallisen koostumuksen tutkimuksen."

Lisähuomiot

[1] Varhaisen maailmankaikkeuden täyttänyt kaasu oli lähes kokonaan vetyä ja heliumia. Tähtien ensimmäiset sukupolvet prosessoivat ydinfuusiolla tätä alkeellista materiaalia raskaammiksi alkuaineiksi, kuten hapeksi, typeksi ja hiileksi. Kun nuorten tähtien intensiiviset hiukkastuulet ja supernovaräjähdykset olivat syytäneet tarpeeksi tätä materiaalia takaisin avaruuteen, raskaiden alkuaineiden määrät galakseissa kasvoivat vähitellen. Tähtitieteilijät kutsuvat kaikkia muita alkuaineita kuin vetyä ja heliumia "raskaiksi alkuaineiksi".

[2] Jakamalla galaksista tuleva vähäinen valo huolellisesti osaväreihinsä käyttäen tehokkaita teleskooppeja ja spektrograafeja voivat tähtitieteilijät tunnistaa kaukaisten galaksien eri kemikaalien tunnusjäljet ja mitata niiden raskaiden alkuaineiden määrät. VLT:n SINFONI-instrumentilla tähtitieteilijät pääsevät askelen pitemmälle ja voivat erottaa kohteen osien erilliset spektrit. Tämä mahdollistaa galaksin eri osien raskaiden alkuaineiden määrien karttojen laatimisen ja myös sen määrittämisen missä galaksin tähtienmuodostus on kaikkein runsainta.

Lisätietoa

Tämä tutkimustyö esitettiin tieteellisessä julkaisussa, Gas accretion in distant galaxies as the origin of chemical abundance gradients (kaasun kertymä etäisissä galakseissa kemiallisen runsauden gradienttien lähteenä); kirjoittaja Cresci et al., julkaistu Naturessa 14. lokakuuta 2010.

Tutkimusryhmän muodostavat G. Cresci (Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italia), F. Mannucci (Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italia), R. Maiolino (INAF, Osservatorio Astronomico di Roma, Italia), A. Marconi (Universitá di Firenze, Italia), A. Gnerucci (Universitá di Firenze, Italia) ja L. Magrini (Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italia).

ESO, Euroopan eteläinen observatorio, on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 14 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, sekä VISTA, maailman suurin kartoitusteleskooppi. ESO on maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, vallankumouksellisen ALMA-teleskoopin eurooppalainen yhteistyökumppani. Parhaillaan ESO suunnittelee 42-metristä optisen/lähi-infrapuna-alueen European Extremely Large -teleskooppia (E-ELT) josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

Tutkimusjulkaisu: Nature-julkaisu

Yhteystiedot

Giovanni Cresci
Osservatorio Astrofisico di Arcetri
Italy
Puh.: +39 055 275 2230
Matkapuhelin: +39 335 680 3756
Sähköposti: gcresci@arcetri.astro.it

Douglas Pierce-Price
ESO
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6759
Sähköposti: dpiercep@eso.org

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey telescopes Public Information Officer
Garching, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Sähköposti: rhook@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media