Pressmeddelande

ALMA bevittnar för första gången hur galaxer bildas i det unga universum

22 juli 2015

Teleskopet ALMA har använts för att upptäcka moln där nya stjärnor bildas i normala galaxer på rekordavstånd i det unga universum. Tack vare de nya observationerna kan astronomer nu börja se hur de första galaxerna byggdes upp och hur de under den så kallade återjoniseringsepoken rensade bort de kosmiska dimmorna som tidigare präglat universum. Detta är första gången som man skådat sådana galaxer som mer än bara ljussvaga fläckar på himlen.

När de första galaxerna började bildas några få hundra miljoner år efter big bang var universum fyllt av en dimma av vätgas. Men allt eftersom mer och mer ljuskällor tändes – både stjärnor och kvasarer som drivs av enorma svarta hål – så rensades dimman bort och universum blev genomskinligt för ultraviolett ljus [1]. Astronomer kallar denna tid återjoniseringsepoken, men man vet väldigt lite om dessa första galaxer. Fram tills nu har de bara varit synliga som väldigt ljussvaga fläckar på himlen, men nya observationer från ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) har börjat ändra på detta.

En forskargrupp som leds av Robert Maiolino vid Cavendish Laboratory och Kavli Institute for Cosmology, Universitet i Cambridge, Storbritannien, riktade ALMA mot galaxer som man sedan tidigare visste syns som de var cirka 800 miljoner efter big bang [2]. Astronomerna sökte inte efter ljuset från stjärnorna, utan istället den svaga glöden av joniserat kol [3] i gasmoln där nya stjärnor bildas. De ville studera hur en ung generation av stjärnor växelverkar med de kalla klumparna ur vilka de första galaxerna då höll på att bildas.

Forskarna letade inte heller efter de extremt ljusa och sällsynta objekten, såsom kvasarer och galaxer med väldigt hög stjärnbildningstakt, som man hittills kunnat upptäcka. Istället koncentrerade de sig på de något mindre dramatiska, men mycket mer vanligt förekommande, galaxerna som återjoniserade universum och som senare skulle bli som de flesta galaxer som vi ser omkring oss idag.

Hos en av dessa galaxer – som fått beteckningen BDF 2399 – kunde ALMA upptäcka en svag men tydlig signal från glödande kol. Men skenet hade sitt ursprung inte i galaxens mitt, utan snarare från dess utkanter.

Medförfattaren Andrea Ferrara (Scuola Normale Superiore, Pisa, Italien) förklarar vikten av detta nya fynd.

– Detta är den mest avlägsna upptäckten hittills av denna typ av emission från en “normal” galax, och vi ser den som den var mindre än en miljard år efter big bang. Detta ger oss möjligheten att se hur de första galaxerna byggs upp. För första gången ser vi de tidiga galaxerna inte bara som små blobbar, utan som objekt med interna strukturer!

Astronomerna tror att det lysande molnets läge vid sidan av galaxen beror på att molnen i dess centrum har förstörts. I mitten råder en kärv miljö tack vare de nyligen bildade stjärnorna, deras intensiva strålning och supernovaexplosioner. Kolglöden visar istället upp reserver av kall gasen som dras in mot galaxen från det intergalaktiska mediet.

Genom att kombinera de nya ALMA-observationerna med datorsimulationer har man nu kunnat i detalj förstå viktiga processer som pågår inuti de första galaxerna. Man kan nu beräkna effekterna från stjärnornas ljus, molekylmolnens överlevnad, den joniserade strålningens flykt och det interstellära mediets komplexa strukturer, och jämföra dom med observationer. BDF 2399 är troligen ett typiskt exempel på en galax som bidrar till universums återjonisering.

Andrea Ferrara tillägger:

Vi har under många år försökt att förstå det interstellära mediet och hur de återjoniserande källorna bildas. Att vi äntligen kan testa våra förutsägelser och hypoteser med riktiga data från ALMA är ett spännande ögonblick och öppnar upp en helt ny uppsättning av frågor. Observationer av det här slaget kommer att besvara många av de knepiga problem som vi har när vi studerar hur universums första stjärnor och galaxer bildas, säger han.

Roberto Maiolino avslutar.

– Denna studie hade varit omöjlig utan ALMA, eftersom inget annat instrument kan uppnå den känslighet och bildskärpa som krävs. Fastän detta är en av de djupaste observationerna hittills så är ALMA ännu långt ifrån att uppnå sitt fullkomliga kapacitet. I framtiden kommer ALMA observera finstrukturerna hos de ursprungliga galaxerna och spåra i detalj hur de allra första galaxerna byggs upp.

Noter

[1] Neutral vätgas är väldigt effektivt på att absorbera allt högenergiskt ultraviolett ljus som de unga varma stjärnorna sänder ut. Följdaktligen så är det nästan omöjligt att observera dessa stjärnor i det unga universum. Samtidigt joniserar det absorberade ultravioletta ljuset vätet, vilket gör det genomskinligt. De varma stjärnorna skär därmed ut genomskinliga bubblor i gasen. När alla dessa bubblor slås samman så är återjoniseringen färdig och universum har blivit genomskinligt.

[2] Galaxerna har rödförskjutningar på mellan 6,8 och 7,1.

[3] Astronomerna är speciellt intresserade av joniserat kol eftersom denna spektrallinje bär med sig merparten av stjärnornas energi och gör det möjligt för astronomer att spåra den kalla gas ur vilken stjärnorna bildas. Mer specifikt letade teamet efter emissionen från kol som joniserats en gång (med beteckningen [C II]). Detta ljus har en våglängd på 158 mikrometer; när det når jorden har det sträckts ut av universums expansion till cirka 1,3 millimeter, det vill säga precis rätt våglängd för att kunna mätas av ALMA.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel med titeln “The assembly of “normal” galaxies at z∼7 probed by ALMA” av R. Maiolino m. fl., och publiceras i tidsskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society den 22 juli 2015.

Forskargruppen består av R. Maiolino (Cavendish Laboratory, University of Cambridge, Cambridge, Storbritannien; Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge, Cambridge, Storbritannien) S. Carniani (Cavendish Laboratory; Kavli Institute for Cosmology; Universitá di Firenze, Florence, Italien), A. Fontana (INAF–Osservatorio Astronomico di Roma, Italien), L. Vallini (Scuola Normale Superiore, Pisa, Italien; Universitá di Bologna, Bologna, Italien), L. Pentericci (INAF–Osservatorio Astronomico di Roma, Italien), A. Ferrara (Scuola Normale Superiore, Pisa, Italien), E. Vanzella (INAF–Bologna Astronomical Observatory, Bologna, Italien), A. Grazian (INAF–Osservatorio Astronomico di Roma, Italien), S. Gallerani (Scuola Normale Superiore, Pisa, Italien), M. Castellano (INAF–Osservatorio Astronomico di Roma, Italien), S. Cristiani (INAF–Trieste Astronomical Observatory, Trieste, Italien), G. Brammer (Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland, USA), P. Santini (INAF–Osservatorio Astronomico di Roma, Italien), J. Wagg (Square Kilometre Array Organization, Jodrell Bank Observatory, Storbritannien) och R. Williams (Cavendish Laboratory; Kavli Institute for Cosmology).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 16 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Polen, 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 arbetar i infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop och VST (VLT Survey Telescope) är det största teleskopet som konstruerats enbart för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO är en huvudpartner i ALMA, världens hittills största astronomiska projekt. Och på Cerro Armazones, nära Paranal, bygger ESO det europeiska extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

Kontakter

Roberto Maiolino
Cavendish Laboratory & Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge
Cambridge, United Kingdom
Tel: +44 1223 761661
Mobil: +44 7557 774718
E-post: r.maiolino@mrao.cam.ac.uk

Andrea Ferrara
Scuola Normale Superiore
Pisa, Italy
Mobil: +39 329 0715067
E-post: andrea.ferrara@sns.it

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 eso1530 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.

Om pressmeddelandet

Pressmeddelande nr:eso1530sv
Namn:BDF 3299
Typ:Early Universe : Galaxy
Early Universe : Cosmology
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, Very Large Telescope
Science data:2015MNRAS.452...54M

Bilder

ALMA bevittnar en galax som bildas i det unga universum (med etiketter)
ALMA bevittnar en galax som bildas i det unga universum (med etiketter)
ALMA bevittnar en galax som bildas i det unga universum
ALMA bevittnar en galax som bildas i det unga universum

Skicka dina synpunkter!
Prenumerera för att få nyheter från ESO på ditt språk
Accelerated by CDN77
Regler och villkor
Cookie Settings and Policy

Our use of Cookies

We use cookies that are essential for accessing our websites and using our services. We also use cookies to analyse, measure and improve our websites’ performance, to enable content sharing via social media and to display media content hosted on third-party platforms.

You can manage your cookie preferences and find out more by visiting 'Cookie Settings and Policy'.

ESO Cookies Policy


The European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO) is the pre-eminent intergovernmental science and technology organisation in astronomy. It carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities for astronomy.

This Cookies Policy is intended to provide clarity by outlining the cookies used on the ESO public websites, their functions, the options you have for controlling them, and the ways you can contact us for additional details.

What are cookies?

Cookies are small pieces of data stored on your device by websites you visit. They serve various purposes, such as remembering login credentials and preferences and enhance your browsing experience.

Categories of cookies we use

Essential cookies (always active): These cookies are strictly necessary for the proper functioning of our website. Without these cookies, the website cannot operate correctly, and certain services, such as logging in or accessing secure areas, may not be available; because they are essential for the website’s operation, they cannot be disabled.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
csrftoken
XSRF protection token. We use this cookie to protect against cross-site request forgery attacks.
1st party
Stored
1 year
user_privacy
Your privacy choices. We use this cookie to save your privacy preferences.
1st party
Stored
6 months
_grecaptcha
We use reCAPTCHA to protect our forms against spam and abuse. reCAPTCHA sets a necessary cookie when executed for the purpose of providing its risk analysis. We use www.recaptcha.net instead of www.google.com in order to avoid unnecessary cookies from Google.
3rd party
Stored
6 months

Functional Cookies: These cookies enhance your browsing experience by enabling additional features and personalization, such as remembering your preferences and settings. While not strictly necessary for the website to function, they improve usability and convenience; these cookies are only placed if you provide your consent.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
preferred_language
Language settings. We use this cookie to remember your preferred language settings.
1st party
Stored
1 year
ON | OFF
sessionid
ESO Shop. We use this cookie to store your session information on the ESO Shop. This is just an identifier which is used on the server in order to allow you to purchase items in our shop.
1st party
Stored
2 weeks
ON | OFF

Analytics cookies: These cookies collect information about how visitors interact with our website, such as which pages are visited most often and how users navigate the site. This data helps us improve website performance, optimize content, and enhance the user experience; these cookies are only placed if you provide your consent. We use the following analytics cookies.

Matomo Cookies:

This website uses Matomo (formerly Piwik), an open source software which enables the statistical analysis of website visits. Matomo uses cookies (text files) which are saved on your computer and which allow us to analyze how you use our website. The website user information generated by the cookies will only be saved on the servers of our IT Department. We use this information to analyze www.eso.org visits and to prepare reports on website activities. These data will not be disclosed to third parties.

On behalf of ESO, Matomo will use this information for the purpose of evaluating your use of the website, compiling reports on website activity and providing other services relating to website activity and internet usage.

ON | OFF

Matomo cookies settings:

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
_pk_id
Stores a unique visitor ID.
1st party
Stored
13 months
_pk_ses
Session cookie temporarily stores data for the visit.
1st party
Stored
30 minutes
_pk_ref
Stores attribution information (the referrer that brought the visitor to the website).
1st party
Stored
6 months
_pk_testcookie
Temporary cookie to check if a visitor’s browser supports cookies (set in Internet Explorer only).
1st party
Stored
Temporary cookie that expires almost immediately after being set.

Additional Third-party cookies on ESO websites: some of our pages display content from external providers, e.g. YouTube.

Such third-party services are outside of ESO control and may, at any time, change their terms of service, use of cookies, etc.

YouTube: Some videos on the ESO website are embedded from ESO’s official YouTube channel. We have enabled YouTube’s privacy-enhanced mode, meaning that no cookies are set unless the user actively clicks on the video to play it. Additionally, in this mode, YouTube does not store any personally identifiable cookie data for embedded video playbacks. For more details, please refer to YouTube’s embedding videos information page.

Cookies can also be classified based on the following elements.

Regarding the domain, there are:

As for their duration, cookies can be:

How to manage cookies

Cookie settings: You can modify your cookie choices for the ESO webpages at any time by clicking on the link Cookie settings at the bottom of any page.

In your browser: If you wish to delete cookies or instruct your browser to delete or block cookies by default, please visit the help pages of your browser:

Please be aware that if you delete or decline cookies, certain functionalities of our website may be not be available and your browsing experience may be affected.

You can set most browsers to prevent any cookies being placed on your device, but you may then have to manually adjust some preferences every time you visit a site/page. And some services and functionalities may not work properly at all (e.g. profile logging-in, shop check out).

Updates to the ESO Cookies Policy

The ESO Cookies Policy may be subject to future updates, which will be made available on this page.

Additional information

For any queries related to cookies, please contact: pdprATesoDOTorg.

As ESO public webpages are managed by our Department of Communication, your questions will be dealt with the support of the said Department.