Lehdistötiedote

MUSE luotaa Hubblen erittäin syvän kuvan alueen kartoittamattomia syvyyksiä

Kaikkien aikojen syvin spektroskooppinen kartoitus valmistunut

29. marraskuuta 2017

ESO:n, Chilessä sijaitsevan VLT-teleskoopin MUSE-havaintolaitetta käyttävät tähtitieteilijät ovat suorittaneet kaikkien aikojen syvimmän spektroskooppisen kartoituksen. He keskittyivät Hubble Ultra Deep Field -alueeseen ja mittasivat 1600 hyvin himmeän galaksin etäisyydet ja ominaisuuksia. Mukana oli 72 galaksia, joita ei ole milloinkaan aikaisemmin havaittu, edes Hubblen toimesta. Tämä uraauurtava havaintoaineisto on jo tuottanut 10 tieteellistä julkaisua, jotka julkaistaan Astronomy & Astrophysics -julkaisusarjan erityispainoksessa. Tämä uuden tiedon runsaus antaa tähtitieteilijöille ymmärtämystä varhaisen maailmankaikkeuden tähtienmuodostukseen ja sen ansiosta he voivat tutkia varhaisten galaksien liikkeitä ja muita ominaisuuksia. Tämän ovat tehneet mahdolliseksi MUSE:n ainutkertaiset spektroskooppiset ominaisuudet.

Ranskalaisen Lyonin yliopiston (CRAL, CNRS) tutkija Roland Baconin johtama MUSE HUDF -kartoitusryhmä käytti MUSE:a (Multi Unit Spectroscopic Explorer) havaitakseen Hubble Ultra Deep Field -kenttää (heic0406), joka on paljon tutkittu alue eteläisen pallonpuoliskon Fornaxin tähdistössä (Sulatusuuni). Tämä johti syvimpiin milloinkaan tehtyihin spektroskooppisiin havaintoihin. Tarkkoja spektroskooppisia tietoja mitattiin 1600 galaksista, mikä on kymmenen kertaa useammasta kuin on uurastamalla saatui aikaiseksi tästä alueesta viimeisen vuosikymmenen aikana maan pinnalta havaintoja tekevillä teleskoopeilla.

Alkuperäiset HUDF-kuvat olivat uraauurtavia, NASA:n ja ESA:n Hubble-avaruusteleskoopilla tehtyjä syviä havaintoja, jotka julkaistiin vuonna 2004. Ne luotasivat aikaisempaa syvemmältä paljastaen kokonaisen galaksien eläintarhan ajalta, joka ulottui alle miljardin vuoden päähän alkuräjähdyksestä. Aluetta havaitivat sen jälkeen useita kertoja sekä Hubble että muut teleskoopit, minkä seurauksena saatiin siihen mennessä syvin kuva maailmankaikkeudesta [1]. Huolimatta Hubble-havaintojen syvyydestä, MUSE on nyt — monien muiden tulosten ohessa — paljastanut 72 ennen näkemätöntä galaksia tässä pikkuruisessa taivaan alueessa.

Roland Bacon jatkaa tarinaa: "MUSE voi tehdä jotakin, mitä Hubble ei voi. Se hajoittaa valon kuvan joka pisteessä osaväreihinsä luoden spektrin. Tämän ansiosta me voimme mitata kaikkien näkemiemme galaksien etäisyydet, värit ja muita ominaisuuksia, mukaanlukien joitakin Hubblelle itselleen näkymättömiä."

MUSE:n havaintoaineisto tarjoaa uuden näkymän himmeistä, hyvin kaukaisista galakseista, jotka nähdään maailmankaikkeuden alkuaikoina, noin 13 miljardia vuotta sitten. Se on havainnut 100 kertaa aikaisempia kartoituksia himmeämpiä galakseja lisäten jo paljon tutkittuun kenttään ja syventäen ymmärtämystämme galakseista kautta aikojen.

Kartoitus paljasti 72 galaksiehdokasta, jotka tunnetaan pelkästään Lyman-alfa -valoa loistavina Lyman-alfa -säteilijöinä [2]. Nykyinen käsitys tähtienmuodostuksesta ei täysin selitä näitä galakseja, jotka näyttäisivät loistavan kirkkaina tätä yhtä väriä. Koska MUSE hajottaa valon komponenttiväreihinsä, nämä kohteet tulevat näkyviin, mutta ne pysyvät näkymättöminä Hubblen ottamien kaltaisissa normaaleissa syvissä kuvissa.

"MUSE:lla on ainutkertainen kyky saada tietoa joistakin maailmankaikkeuden varhaisimmista galakseista — jopa jo hyvin tutkitusta taivaan alueesta," selittää Jarle Brinchmann, yhden tämän kartoituksen tuloksia selittävistä tutkimusjulkaisuista pääkirjoittaja, alankomaalaisesta Leidenin yliopistosta ja portugalilaisesta, Portossa sijaitsevasta CAUP:in astrofysiikan ja avaruustutkimuksen laitoksesta. "Me opimme näistä galakseista asioita, jotka ovat mahdollisia vain spektroskopian avulla, kuten niiden kemiallisen koostumuksen ja sisäiset liikkeet — emme galaksi galaksilta vaan kaikki ominaisuudet kerralla kaikille galakseille!"

Toinen tämän tutkimuksen päälöytö oli varhaisen maailmankaikkeuden galakseja ympäröivän valaisevan vetyhalon järjestelmällinen löytäminen, joka antaa tähtitieteilijöille uuden ja lupaavan tavan tutkia, kuinka materia virtaa sisään ja ulos varhaisista galakseista.

Tämän havaintoaineiston monia muita mahdollisia käyttötapoja tutkitaan sarjassa tutkimusjulkaisuja, jotka käsittävät himmeiden galaksien roolin tutkimuksen kosmisen reionisaation aikana, nuoren maailmankaikkeuden galaksien yhteensulautumisnopeuden, galaksituulet, tähtienmuodostuksen sekä varhaisen maailmankaikkeuden tähtien liikkeiden kartoittamisen.

"Hämmästyttävää kyllä, kaikki tämä aineisto otettiin ilman MUSE:n tuoretta adaptiivisen optiikan Adaptive Optics Facility -päivitystä. AOF:n aktivointi ESO:n tähtitieteilijöiden ja insinöörien vuosikymmenen kiihkeän työn jälkeen lupaa yhä enemmän kumouksellista havaintoaineistoa tulevaisuudessa," päättää Roland Bacon [3].

Lisähuomiot

[1] Hubble Ultra Deep Field (Hubblen erittäin syvä kenttä) on yksi avaruuden laajimmin tutkittuja alueita. Tähän mennessä 13 havaintolaitetta kahdeksalla teleskoopilla, mukaanlukien ESO:n yhteistyöhanke ALMA (eso1633), on havainnut aluetta röntgensäteistä radioaallonpituuksiin.

[2] Atomin positiivisesti varautunutta ydintä kiertävillä negatiivisesti varautuneilla elektroneilla on kvantisoituneet energiatasot. Tämä tarkoittaa, että ne voivat olla olemassa vain tietyillä energiatasoilla ja ne voivat suorittaa siirtymiä vain niiden välillä ottamalla vastaan tai luovuttamalla täsmällisen määrän energiaa. Lyman-alfa -säteilyä muodostuu, kun vetyatomin elektronit putoavat toiseksi alimmalta energiatasolta alimmalle. Täsmällinen määrä menetettyä energiaa vapautuu valona, jolla on tietty aallonpituus spektrin ultraviolettivalon alueella. Tähtitieteilijät voivat havaita tätä valoa avaruusteleskoopeilla tai Maan pinnalla havaintoja tekevillä teleskoopeilla, jos kohteet ovat punasiirtyneitä. Tätä aineistoa varten, punasiirtymävälillä z ~ 3–6.6, Lyman-alfa -valo nähtiin näkyvänä tai lähi-infrapunavalona.

[3] MUSE:n Adaptive Optics Facility on jo paljastanut aikaisemmin näkemättömiä renkaita planetaarisen sumun IC 4406 (eso1724) ympäriltä.

Lisätietoa

Tätä tutkimusta on esitelty 10 tutkimusjulkaisun sarjassa, joka ilmestyy julkaisusarjassa Astronomy & Astrophysics.

Tutkimusryhmiin kuuluvat Roland Bacon (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), Hanae Inami (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), Jarle Brinchmann (Leidenin observatorio, Leiden, Alankomaat; Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Porto, Portugali), Michael Maseda (Leidenin observatorio, Leiden, Alankomaat), Adrien Guerou (IRAP, Université de Toulouse, Ranska; ESO, Garching, Saksa), A. B. Drake (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), H. Finley (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, Ranska), F. Leclercq (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), E. Ventou (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, Ranska), T. Hashimoto (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), Simon Conseil (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), David Mary (Laboratoire Lagrange, Nizza, Ranska), Martin Shepherd (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), Mohammad Akhlaghi (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), Peter M. Weilbacher (Leibniz-Institut für Astrophysik Postdam, Postdam, Saksa), Laure Piqueras (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), Lutz Wisotzki (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Saksa), David Lagattuta (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), Benoit Epinat (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, Ranska; Aix Marseille Université, Marseille, Ranska), Sebastiano Cantalupo (ETH Zürich, Zürich, Sveitsi), Jean Baptiste Courbot (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska; ICube, Université de Strasbourg, Strasbourg, Ranska), Thierry Contini (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, Ranska), Johan Richard (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), Rychard Bouwens (Leidenin observatorio, Leiden, Alankomaat), Nicolas Bouché (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, Ranska), Wolfram Kollatschny (AIG, Universität Göttingen, Göttingen, Saksa), Joop Schaye (Leidenin observatorio, Leiden, Alankomaat), Raffaella Anna Marino (ETH Zürich, Zürich, Sveitsi), Roser Pello (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, Ranska), Christian Herenz (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Saksa), Bruno Guiderdoni (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), Marcella Carollo (ETH Zürich, Zürich, Sveitsi), S. Hamer (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), B. Clément (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), G. Desprez (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), L. Michel-Dansac (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), M. Paalvast (Leidenin observatorio, Leiden, Alankomaat), L. Tresse (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), L. A. Boogaard (Leidenin observatorio, Leiden, Alankomaat), J. Chevallard (Scientific Support Office, ESA/ESTEC, Noordwijk, Alankomaat) S. Charlot (Sorbonne University, Paris, Ranska), J. Verhamme (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), Marijn Franx (Leidenin observatorio, Leiden, Alankomaat), Kasper B. Schmidt (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Saksa), Anna Feltre (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), Davor Krajnović (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Saksa), Eric Emsellem (ESO, Garching, Saksa; Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), Mark den Brok (ETH Zürich, Zürich, Sveitsi), Santiago Erroz-Ferrer (ETH Zürich, Zürich, Sveitsi), Peter Mitchell (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), Thibault Garel (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), Jeremy Blaizot (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska), Edmund Christian Herenz (Tähtitieteen laitos, Tukholman yliopisto, Tukholma, Ruotsi), D. Lam (Leidenin yliopisto, Leiden, Alankomaat), M. Steinmetz (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Saksa) ja J. Lewis (Lyonin yliopisto, Lyon, Ranska).

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 ELT -teleskooppia (Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• MUSE HUDF erityispainos julkaisusarjassa A&A
• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: I. Survey description, data reduction and source detection”, jonka kirjoittivat R. Bacon et al.
• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: II. Spectroscopic Redshift and Line Flux Catalog, and Comparisons to Color Selections of Galaxies at 3 < z < 7”, jonka kirjoittivat H. Inami et al.
• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: III. Testing photometric redshifts to 30th magnitude”, jonka kirjoittivat J. Brinchmann et al.
• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: IV. An Overview of C III] Emitters”, jonka kirjoittivat M. V. Maseda et al.
• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: V. Spatially resolved stellar kinematics of galaxies at redshift 0.2 ≲ z ≲ 0.8”, jonka kirjoittivat A. Guérou
• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: VI. The Faint-End of the Lyα Luminosity Function at 2.91 < z < 6.64 and Implications for Reionisation”, jonka kirjoittivat A. B. Drake et al.
• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey:VII. Fe II* Emission in Star-Forming Galaxies”, jonka kirjoittivat H. Finley et al.
• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: VIII. Extended Lyman α haloes”, jonka kirjoittivat F. Leclercq et al.
• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: IX. evolution of galaxy merger fraction up to z ≈ 6”, jonka kirjoittivat E. Ventou et al.
• “The MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: X. Lyα Equivalent Widths at 2.9 < z < 6.6”, jonka kirjoittivat T. Hashimoto et al.
• MUSE
• MUSE ja Adaptive Optics Facility (eso1724)

Yhteystiedot

Roland Bacon
Lyon Centre for Astrophysics Research (CRAL)
France
Matkapuhelin: +33 6 08 9 14 27
Sähköposti: roland.bacon@univ-lyon1.fr

Jarle Brinchmann
University of Leiden
Netherlands
Matkapuhelin: +31 6 50 92 51 89
Sähköposti: jarle@strw.leidenuniv.nl

Davor Krajnovic
Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam
Germany
Matkapuhelin: +49 160 24 34 574
Sähköposti: dkrajnovic@aip.de

Thierry Contini
Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie
France
Matkapuhelin: +33 6 62 64 12 68
Sähköposti: thierry.contini@irap.omp.eu

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