Jätteklump i rymden har en inre glöd

Matthew Hayes vid Toulouses universitet i Frankrike är huvudförfattare till artikeln.

– Vi har för första gången visat att glöden från detta gåtfulla objekt är utspritt ljus från ljusstarka galaxer inuti det, snarare än gasen i molnet som lyser, förklarar han.  

Lyman-alfa-blobbar är bland universums största objekt. De är gigantiska moln av vätgas som kan ha diametrar på upp till hundratusentals ljusår (ett par gånger större än Vintergatan). De lyser dessutom lika kraftigt som de ljusstarkaste galaxerna. Vanligtvis upptäcks de på stora avstånd från oss, vilket betyder att vi ser dem som de var när universum bara var några få miljarder år gammalt. Det gör dem viktiga för forskare som vill förstå hur galaxer bildades och utvecklades när universum var yngre. Men kraftkällan bakom deras extrema luminositet, och blobbarnas mer exakta natur, har hittills varit okänd.

Teamet studerade en av de först upptäckta och ljusstarkaste bland jätteklumparna. Den går under namnet LAB-1 och upptäcktes år 2000. Den befinner sig så långt borta att ljuset från den har tagit 11,5 miljarder år att ta sig hit. Med en diameter på 300 000 ljusår är den också en av de största blobbar vi känner till och har ett flertal unga galaxer inuti sig, bland dem en så kallad aktiv galax [4].

Det finns flera konkurrerande teorier som vill förklara hur Lyman-alfa-blobbar lyser. En idé är att de lyser när kall gas dras in av blobbens kraftfulla gravitationsfält och då värms upp. En annan ide är att de lyser på grund av ljusstarka objekt inuti dem: galaxer med kraftfull stjärnbildning, eller med omättliga svarta hål som slukar det omgivande materialet. De nya observationerna visar att det är inbäddade galaxer, och inte gas som dras in, som driver LAB-1.

Forskarteamet testade de två teorierna genom att mäta om ljuset från blobben var polariserat. Genom att studera hur ljus är polariserat kan astronomer ta reda på vilka fysikaliska processer som producerade ljuset, eller vad som hänt med det under dess färd till jorden. Om ljuset reflekteras eller sprids så blir det polariserat, och med hjälp av mycket känsliga instrument kan denna subtila effekt detekteras. Att uppmäta polarisationen hos ljuset från en avlägsen Lyman-alfa-blobb är dock en mycket utmanande observation på grund av avståndet dit.

Claudia Scarlata vid Minnesotas universitet i USA är en av medförfattarna till artikeln.

– De här observationerna skulle inte ha kunnat genomföras utan VLT och dess instrument FORS. Det var uppenbart att vi skulle behöva två saker: ett teleskop med en spegel på minst åtta meter för att kunna samla in tillräckligt mycket ljus, och en kamera som var kapabel att mäta ljusets polarisation, tillägger hon.

Genom att observera målet under ungefär 15 timmar med jätteteleskopet VLT upptäckte teamet att ljuset från Lyman-alfa-blobben LAB-1 var polariserat i en ring runt dess mitt, men att det inte alls var polariserat i centrum. Denna effekt är nästintill omöjlig att producera om ljuset endast kommer från gas som faller in mot blobben på grund av gravitation. Men det är just vad man kan förvänta sig om ljuset ursprungligen kommer från galaxer som ligger inbäddade i centralregionen, innan det sprids av den omgivande gasen.

Astronomerna planerar nu att studera fler av dessa objekt för att se om resultaten för LAB-1 stämmer även för andra blobbar.  

[2] När ljusvågor blir polariserade så har de elektriska och magnetiska fält som bygger upp vågen en särskild orientation. I helt opolariserat ljus är orienteringen av fälten slumpartad och ingen riktning är mer trolig än nån annan.

[3] Denna 3D-effekt skapas genom att se till att det vänstra och högra ögat ser bilder som är aningen olika. I vissa 3D-biografer används polariserat ljus för att göra detta. Olika bilder som skapas med olika polarisation av ljuset skickas ut till vårt vänstra och högra öga genom att använda polarisationsfilter i glasögonen.

[4] En aktiv galaxer är en galax vars ljusstarka kärna tros drivas av ett väldigt svart hål. Aktiva galaxers utstrålning alstras i material som hettas upp när det dras in mot det svarta hålet.

Forskarteamet består av Matthew Hayes (Toulouses universitet, Frankrike och Geneves observatorium, Schweiz), Claudia Scarlata (Minnesotas universitet, USA) och Brian Siana (Kaliforniens universitet, Riverside, USA).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 15 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop: VISTA, som observerar infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop, samt VST, det största teleskopet som konstruerats för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO bidrar dessutom till ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och världens hittills största astronomiska projekt. ESO planerar för närvarande bygget av ett europeiskt extremt stort teleskop i 40-metersklass för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.