Pressmeddelande

Sammansmältande galaxer i det avlägsna universum - som de aldrig setts förut

ALMA använder Sherlock Holmes egna metoder

26 augusti 2014

Med hjälp av teleskopet ALMA har astronomer fångat den bästa bilden hittills av en kollision mellan galaxer som ägde rum då universum var bara hälften så gammalt som det är idag. För att skapa bilden använde det internationella forskarlaget flera teleskop både på jorden och i rymden – men också ett förstoringsglas i galaxstorlek. De nya studierna avslöjar detaljer som annars varit omöjliga att se hos galaxen H-ATLAS J142935.3-002836, och att objektet påminner om det välkända kolliderande galaxparet Antennerna.

Den välkända fiktiva detektiven Sherlock Holmes använde ett förstoringsglas för att kunna studera knappt synliga men viktiga bevismaterial. Astronomer har nu slagit samman krafterna hos flera teleskop på jorden och i rymden [1], tillsammans med en kosmisk lins av avsevärt större slag, för att studera ett fall av mycket livlig stjärnbildning i det unga universum.

Huvudförfattare till artikeln är Hugo Messias, astronom vid Concepcións universitet i Chile och vid Centrum för astronomi och astrofysik vid Lissabons universitet i Portugal.

– Astronomer är ofta begränsade av vad deras teleskop kan klara av, men i vissa fall får vår förmåga att se detaljer en rejäl skjuts av naturens egna linser. I hans allmänna relativitetsteori förutspådde Einstein att ljus inte kan färdas i en rak linje om tillräckligt mycket massa befinner sig längs med dess väg, och att dess bana kröks på samma vis som ljus bryts av en normal lins, förklarar han.

Dessa kosmiska linser skapas av strukturer med stor massa, såsom galaxer och galaxhopar. På grund av deras kraftiga gravitation så kröker de ljuset från objekt som ligger bakom dem - en effekt som kallas gravitationslinsning. Förstoringseffekten gör det möjligt för astronomer att studera objekt som inte annars skulle vara synliga, och tillåter dessutom att man kan jämföra galaxer på nära håll med mer avlägsna sådana som vi ser som de var då universum var betydligt yngre.

Men för att dessa gravitationslinser ska funka måste den tunga galaxen som orsakar linseffekten och galaxen bakom råkar vara precis i linje med varandra.

– Objekten som råkar ligga i rad på det här sättet är rätt sällsynta och ofta svåra att upptäcka. Men färska studier har visat att vi kan bli mer effektiva med att identifiera dessa fall om vi observerar långvågigt infrarött ljus och millimetervågor, tillägger Hugo Messias.

En av dessa källor, med beteckning H-ATLAS J142935.3-002836 (eller bara H1429-0028) upptäcktes av kartläggningsprojektet Herschel Astrophysical Terahertz Large Area Survey (H-ATLAS). Den lyser svagt i synligt ljus, men i långvågigt infrarött ljus lyser den klarare än något annat känt objekt med en gravitationslins framför. Detta trots att vi ser den som den var då universum bara vara hälften så gammalt som det är just nu.

Att undersöka denna galax var vid gränsen av vad som är möjligt. Därför påbörjade det internationella forskarlaget en omfattande kampanj av observationer med några av de mest kraftfulla teleskop som finns - både på jorden och i rymden. Bland annat använde man NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble, ALMA, Keckobservatoriet och Karl Jansky Very Large Array (JVLA). De olika teleskopen kunde studera galaxen på olika sätt som kunde sedan kombineras för att ge helt nya insikter i detta ovanliga objekt.

Bilderna från Hubble- och Keckteleskopen avslöjade en ring av ljus runt förgrundsgalaxen som skapats av gravitationslinsen. Dessa högupplösta bilder visar också att linsen är en kantställd skivgalax - av samma typ som vår galax, Vintergatan - som skymmer delar av bakgrundsljuset på grund av stora stoftmoln inuti galaxen.

Att stoftmoln ligger i vägen är emellertid inte något problem för ALMA och JVLA, eftersom dessa observerar himlen vid långa våglängder som inte påverkas av stoftet. Genom att kombinera mätningar från båda upptäckte forskarna att objektet i bakgrunden i själva verket är en pågående kollision mellan två galaxer. Efter detta så började ALMA och JVLA spela en nyckelroll i att ringa in objektets egenskaper.

Specifikt så sökte ALMA efter kolmonoxid, vilket ger oss möjligheten att i detalj studera hur galaxer bildar stjärnor. Med ALMA:s mätningar kunde man också studera hur materian i det mer avlägsna objektet rör sig. Detta var nödvändigt för att kunna bekräfta att objektet bakom linsen verkligen är en pågående galaxkrock som dessutom bildar flera hundra nya stjärnor varje år. En av de kolliderande galaxerna visar också spår av rotation, vilket pekar på att den var en skivgalax innan detta möte.

De två kolliderande galaxerna påminner om ett ställe som är mycket närmare oss: Antenngalaxerna. Detta är en spektakulär kollision mellan två galaxer, som troligen båda var skivgalaxer före kollisionen. Antenngalaxerna bildar stjärnor i en takt som motsvarar några tiotals solmassor varje år, men hos H1429-0028 görs varje år mer än 20 gånger så mycket gas om till stjärnor.

Rob Ivison är ESO:s forskningsdirektör och medförfattare till studien.

– Med ALMA kan vi lösa denna gåta eftersom det ger oss information om hur snabbt gasen i galaxerna rör  sig. Detta gör det möjligt att särskilja de olika komponenterna och avslöjar en galaxkollisions alla klassiska kännetecken. Denna vackra studie tar galaxerna på gärningen när de utlöser en extrem explosion av stjärnbildning.

Noter

[1] Bland mängden av instrument som användes för att lägga fram bevisen som hjälper till med att klara upp mysterierna kring detta specifika fall finner vi tre framstående ESO teleskop - ALMA, APEX och VISTA. De andra teleskopen och kartläggningsprojekten som hjälpte till var: NASA/ESAs Hubble rymdteleskopet, theGemini South teleskopet, the Keck-II teleskopet, the NASA Spitzer rymdteleskopet, the Jansky Very Large Array, CARMA, IRAM, SDSS och WISE.

Mer information

ALMA är en internationell anläggning för astronomi och är ett samarbete mellan Europa, Nordamerika och Ostasien i samverkan med Chile. I Europa stöds ALMA av ESO, i Nordamerika av US National Science Foundation (NSF) i samarbete med Kanadas National Research Council (NRC) samt av Taiwans Nationella vetenskapsråd (NSC), i Ostasien av Nationella instituten för naturvetenskap (NINS) i Japan i samarbete med Academia Sinica (AS) i Taiwan. Bygget och driften av ALMA leds för Europas del av ESO, för Japan av Nationella astronomiska observatoriet i Japan (NAOJ) och för Nordamerika av National Radio Astronomy Observatory (NRAO), som drivs av Associated Universities, Inc. (AUI). Joint ALMA Observatory (JAO) ger gemensam ledning och gemensam organisation för bygget, driftsättning och drift av ALMA.

Forskningsresultaten presenteras i en artikel med titeln "Herschel-ATLAS and ALMA HATLAS J142935.3-002836, a lensed major merger at redshift 1.027" av Hugo Messias et al., som publiceras Augusti 26, 2014 i tidskriften Astronomy & Astrophysics..

Forskningsgruppen består av Hugo Messias (Universidad de Concepción, Barrio Universitario, Chile; Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa, Portugal), Simon Dye (School of Physics and Astronomy, University of Nottingham, Storbrittanien), Neil Nagar (Universidad de Concepción, Barrio Universitario, Chile), Gustavo Orellana (Universidad de Concepción, Barrio Universitario, Chile), R. Shane Bussmann (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Jae Calanog (Department of Physics & Astronomy, University of California, USA), Helmut Dannerbauer (Universität Wien, Institut für Astrophysik, Österrike), Hai Fu (Astronomy Department, California Institute of Technology, USA), Edo Ibar (Pontificia Universidad Católica de Chile, Departamento de Astronomía y Astrofísica, Chile), Andrew Inohara (Department of Physics & Astronomy, University of California, USA), R. J. Ivison (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Storbritannien; ESO, Garching, Tyskland), Mattia Negrello (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Italien), Dominik A. Riechers (Astronomy Department, California Institute of Technology, USA; Department of Astronomy, Cornell University, USA), Yun-Kyeong Sheen (Universidad de Concepción, Barrio Universitario, Chile), Simon Amber (The Open University, Milton Keynes, Storbrittanien), Mark Birkinshaw (H. H. Wills Physics Laboratory, University of Bristol, Storbrittanien; Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Nathan Bourne (School of Physics and Astronomy, University of Nottingham, Storbrittanien), Dave L. Clements (Astrophysics Group, Imperial College London, Storbritannien), Asantha Cooray (Department of Physics & Astronomy, University of California, USA; Astronomy Department, California Institute of Technology, USA), Gianfranco De Zotti (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Italien), Ricardo Demarco (Universidad de Concepción, Barrio Universitario, Chile), Loretta Dunne (Department of Physics and Astronomy, University of Canterbury, Nya Zeeland; Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Storbritannien), Stephen Eales (School of Physics and Astronomy, Cardiff University, Storbritannien), Simone Fleuren (School of Mathematical Sciences, University of London, Storbritannien), Roxana E. Lupu (Department of Physics and Astronomy, University of Pennsylvania, USA), Steve J. Maddox (Department of Physics and Astronomy, University of Canterbury, Nya Zeeland; Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Storbritannien), Michał J. Michałowski (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Storbritannien), Alain Omont (Institut d’Astrophysique de Paris, UPMC Univ. Paris, Frankrike), Kate Rowlands (School of Physics & Astronomy, University of St Andrews, Storbritannien), Dan Smith (Centre for Astrophysics Research, Science & Technology Research Institute, University of Hertfordshire, Storbritannien), Matt Smith (School of Physics and Astronomy, Cardiff University, Storbritannien) och Elisabetta Valiante (School of Physics and Astronomy, Cardiff University, Storbritannien).

Länkar

• Forskningsartikeln

• Mer om ALMA

• Bilder på ALMA

• Videor med ALMA

• ALMA brochyr

• Filmen ALMA — I sökandet på vårt kosmiska ursprung

• ALMAs fotobok: I sökandet på vårt kosmiska ursprung – Byggandet av Atacama Large Millimeter/submillimeter Array

• Mer pressmeddelanden om ALMA

Kontakter

Hugo Messias
Universidad de Concepción, Chile / Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa, Portugal
Tel: +351 21 361 67 47/30
E-post: hmessias@oal.ul.pt

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1426 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.