Lehdistötiedote

Hirviöiden synty

VISTA paikansi varhaisimmat jättiläisgalaksit

18. marraskuuta 2015

ESO:n VISTA-kartoitusteleskooppi on huomannut joukon aiemmin piilotelleita massiivisia galakseja, jotka olivat olemassa maailmankaikkeuden nuoruudessa. Löytämällä ja tutkimalla aiempaa useampia tällaisia galakseja tähtitieteilijät ovat ensimmäistä kertaa havainneet täsmälleen milloin nämä hirviögalaksit alunperin ilmaantuivat.

Tähtitieteilijöiden teoriat galaksien muodostumisesta ja kehittymisestä voi testata yksinkertaisesti laskemalla galaksit osassa taivasta. Tällainen yksinkertainen toimenpide muuttuu kuitenkin kasvavassa määrin vaikeaksi tähtitieteilijöiden yrittäessa laskea etäisempia ja himmeämpiä galakseja. Hankaluutta lisää se tosiasia, että kirkkaimmat ja helpoimmat galaksit havaita  — maailmankaikkeuden massiivisimmat galaksit — ovat sitä harvinaisempia mitä kauemmas tähtitieteilijät tähyilevät maailmankaikkeuden menneisyyteen ja runsaslukuisemmat himmeämmät galaksit ovat vieläkin vaikeampia löytää.

Groningenin yliopiston Kapteynin tähtitieteellisen instituutin tutkija Karina Caputin johtama tähtitieteilijäryhmä on nyt paljastanut monia etäisiä galakseja, jotka olivat välttäneet aikaisemman tarkastelun. He käyttivät yhden VISTA-teleskooppia lähi-infrapuna-aallonpituuksilla taivaan kartoittamiseen käyttävistä kuudesta tutkimuksesta, UltraVISTA-kartoituksen kuvia tehdäkseen himmeiden galaksien laskennan ajalta, jolloin maailmankaikkeus oli iältään vasta 0.75 ja 2.1 miljardin vuoden väliltä.

UltraVISTA on ottanut kuvia samasta, lähes neljä kertaa täydenkuun kokoisesta taivaan alueesta joulukuusta 2009 lähtien. Tämä on suurin milloinkaan näin syvällisesti infrapuna-aallonpituuksilla kuvattu taivaan alue. Tutkimusryhmä yhdisti nämä UltraVISTA-havainnot havaintoihin NASA:n Spitzer-avaruusteleskoopilta, joka luotaa kosmosta vieläkin pitemmillä, keskipitkillä infrapuna-aallonpituuksilla [1].

"Me paljastimme 574 uutta massiivista galaksia, joka on suurin milloinkaan koottu tällaisten varhaisessa maailmankaikkeudessa piilottelevien galaksien otos," selittää Karina Caputi. "Niiden tutkimuksen avulla me kykenemme vastaamaan yksinkertaiseen, mutta tärkeään kysymykseen: milloin ensimmäiset massiiviset galaksit ilmaantuivat?"

Tähtitieteilijöiden on mahdollista nähdä nuoressa maailmankaikkeudessa muodostuneita kohteita, jotka ovat sekä tomun himmentämiä että äärimmäisen kaukaisia [2], kuvaamalla kosmosta lähi-infrapuna-aallonpituuksilla.

Tutkimusryhmä huomasi näiden galaksien lukumäärän suorastaan räjähtävän hyvin lyhyessä ajassa. Suuri osa nykyään ympärillämme lähiavaruudessa näkemistämme massiivisista galakseista [3] oli jo muodostunut vain kolme miljardia vuotta alkuräjähdyksen jälkeen.

"Me emme löytäneet mitään todisteita näistä massiivisista galakseista ajalta ennen kuin maailmankaikkeus oli noin miljardin vuoden ikäinen, joten me olemme luottavaisia siitä, että ensimmäisten massiivisten galaksien on täytynyt muodostua tuolloin," päättää Henry Joy McCracken, yksi tutkimusjulkaisun kirjoittajista [4].

Tähtitieteilijät havaitsivat lisäksi, että massiiviset galaksit olivat runsaslukuisempia kuin aikaisemmin oli ajateltu. Aikaisemmin piilotelleet galaksit muodostavat puolet kaikista massiivisista galakseista, jotka olivat olemassa maailmankaikkeuden ollessa iältään 1.1 ja 1.5 miljardin vuoden välillä [5]. Nämä uudet tulokset ovat kuitenkin ristiriidassa nykyisten galaksien kehittymistä varhaisessa maailmankaikkeudessa selittävien mallien kanssa. Mallit eivät ennusta lainkaan hirviögalakseja näin varhaisille ajoille.

Jotta tilanne olisi vieläkin monimutkaisempi, voidaan todeta, että jos massiiviset galaksit ovat odottamattoman paljon tomuisampia varhaisessa maailmankaikkeudessa kuin tähtitieteilijät ennustavat, edes UltraVISTA ei kykenisi näkemään niitä. Jos näin todella on, nykyinen käsitys galaksien muodostumisesta varhaisessa maailmankaikkeudessa saattaa myös vaatia täydellisen rukkauksen.

ALMA-teleskooppi (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) etsii myös näitä käsityksiä rikkovia tomuisia galakseja. Jos ne löytyvät, myös ne ovat kohteina ESO:n 39-metrin E-ELT -teleskoopille (European Extremely Large Telescope), jonka avulla voidaan tehdä yksityiskohtaisia havaintoja joistakin kaikkein varhaisimmista galakseista.

Lisähuomiot

[1] ESO:n VISTA-teleskooppi teki havaintoja lähi-infrapuna-aallonpituusalueella 0.88–2.15 μm ja Spitzer keski-infrapuna-alueella 3.6 and 4.5 μm.

[2] Avaruuden laajeneminen tarkoittaa sitä, että mitä etäisempi galaksi on, sitä nopeammin se näyttää kiitävän poispäin Maapallolla olevan havaitsijan mielestä. Tämä venymä saa näistä etäisistä kohteista tulevan valon siirtymään spektrissä punaisemmaksi, minkä johdosta näistä galakseista tulevan valon taltioimiseksi on tehtävä havaintoja lähi- ja keskipitkillä aallonpituuksilla.

[3] Tässä yhteydessä "massiivinen" tarkoittaa yli 50 miljardia Auringon massaa. Linnunradan tähtien yhteenlaskettu massa on myös lähellä tätä arvoa.

[4] Tutkimusryhmä ei löytänyt todisteita massivisista galakseista punasiirtymää 6 kauempaa, mikä vastaa aikaa alle 0.9 miljardia vuotta alkuräjähdyksestä.

[5] Tämä vastaa punasiirtymää välillä z=5 ja z=4.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa "Spitzer Bright, UltraVISTA Faint Sources in COSMOS: The Contribution to the Overall Population of Massive Galaxies at z = 3-7”, jonka kirjoittivat K. Caputi et al. Tutkimusjulkaisu ilmestyi julkaisusarjassa Astrophysical Journal.

Tutkimusryhmään kuuluvat Karina I. Caputi (Kapteyn Instituut, Rijksuniversiteit Groningen, Alankomaat), Olivier Ilbert (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Aix-Marseille Université, Ranska), Clotilde Laigle (Institut d'Astrophysique de Paris, Ranska), Henry J. McCracken (Institut d'Astrophysique de Paris, Ranska), Olivier Le Fèvre (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Aix-Marseille Université, Ranska), Johan Fynbo (Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, Kööpenhamina, Tanska), Bo Milvang-Jensen (Dark Cosmology Centre), Peter Capak (NASA/JPL Spitzer Science Centre, California Institute of Technology, Pasadena, California, USA), Mara Salvato (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Saksa) ja Yoshiaki Taniguchi (Research Center for Space and Cosmic Evolution, Ehime University, Japani).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, 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, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on yksi maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, ALMA-teleskoopin pääyhteistyökumppaneista. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista E-ELT -teleskooppia (European Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu julkaisusarjassa Astrophysical Journal
• Valokuvia VISTA-teleskoopista
• VISTA:n julkiset kartoitukset

Yhteystiedot

Karina I. Caputi
Kapteyn Astronomical Institute – University of Groningen
The Netherlands
Sähköposti: karina@astro.rug.nl

Henry J. McCracken
Institut d'Astrophysique de Paris
France
Sähköposti: hjmcc@iap.fr

Bo Milvang-Jensen
Dark Cosmology Center – University of Copenhagen
Denmark
Sähköposti: milvang@dark-cosmology.dk

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
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