Pressmeddelande

Då universums monster föddes

VISTA pekar ut universums första jättegalaxer

18 november 2015

ESO:s kartläggningsteleskop VISTA har fått syn på en hord av massiva galaxer som fanns då universum ännu var i sin linda. Genom att upptäcka och studera fler av dessa galaxer än någonsin tidigare har astronomer för första gången fått reda på exakt när sådana monstergalaxer först äntrade den kosmiska scenen.

Bara genom att räkna antalet galaxer i ett litet område av himlen kan astronomer testa teorier om hur galaxer bildas och utvecklas. En sådan enkel uppgift blir dock mycket svårare när man ska försöker räkna allt mer avlägsna och ljussvaga galaxer. Uppdraget kompliceras ytterligare av att de ljusaste och lättast skådade galaxerna – som också är de galaxerna i universum med högst massa – blir allt mer sällsynta ju längre tillbaka i universums förflutna som astronomerna tittar. De ljussvagare galaxerna är vanligare, men ännu svårare att hitta.

Ett forskarlag som leds av astronomen Karina Caputi vid Kapteyn-institutet för astronomi vid Groningens universitet har nu grävt fram många avlägsna galaxer som inte tidigare studerats. Med hjälp av bilder från kartläggningen UltraVISTA, ett av sex projekt som utnyttjar VISTA för att kartlägga himlen i kortvågigt infrarött ljus, inventerade forskarna ljussvaga galaxer som vi ser som de var då universum var bara mellan 0,75 och 2,1 miljarder år gammalt.

UltraVISTA har sedan december 2009 samlat observationer av ett område på himlen som är nästan lika stor som fyra fullmånar. Detta är det största område på himlen som observerats i sådant djup i infrarött ljus. Teamet kombinerade dessa UltraVISTA-observationer med mätningar från NASA:s rymdteleskop Spitzer, som undersöker kosmos i infrarött ljus med ännu längre våglängd [1].

Karina Caputi är förstaförfattare till artikeln som presenterar resultaten.

– Vi har avslöjat 574 nya massiva galaxer. Det är fler av dessa dolda galaxer i unga universums än vad som omfattats av någon tidigare studie. Genom att studera dem ger det oss möjligheten att svara en enkel men viktig fråga: när kom de första massiva galaxerna till?

Genom att observera kosmos i kortvågigt infrarött ljus kan astronomer att se både sådana objekt som skyms av stoft och damm, och sådana som ligger extremt långt bort [2] och som skapades när universum ännu vad ett spädbarn.

Under ett kort tidsintervall exploderade antalet av dessa galaxer, upptäckte forskarna. En stor andel av de massiva galaxerna [3] som vi ser omkring oss i dagens universum bildades så tidigt som tre miljarder år efter big bang.

Henry Joy McCracken är medförfattare till artikeln.

– Vi fann inga bevis för att dessa massiva galaxer skulle funnits tidigare än omkring en miljard år efter big bang. Därför är vi övertygade om att detta är tiden då de första massiva galaxerna måste ha bildats, avslutar han [4].

Dessutom har astronomerna funnit att de tunga galaxerna är mer talrika än man tidigare trott. Galaxer som tidigare legat dolda utgör hälften av det totala antalet massiva galaxer som fanns då universum var mellan 1,1 och 1,5 miljarder år gammalt [5]. Dessa nya fynd motsäger dock dagens teoretiska modeller som beskriver hur galaxerna utvecklades i det unga universum. Modellerna förutspår inte några monstergalaxer vid dessa tider.

För att ytterligare komplicera situationen, skulle de massiva galaxerna kunna vara mycket dammigare än astronomerna väntar sig, och då kan inte ens UltraVISTA upptäcka dem. Om så är fallet, kan den nuvarande bilden av hur galaxer bildades i det unga universum behöva en fullständig översyn.

Även ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) kommer att söka efter dessa omvälvande,  dammiga galaxer. Om de upptäcks kan de också bli mål för ESO:s 39-meters European Extremely Large Telescope (E-ELT), som kommer att möjliggöra detaljerade observationer av en del av universums allra första galaxer.

Noter

[1] ESO:s teleskop VISTA observerar i kortvågigt infrarött ljus, med våglängd mellan 0,88 och 2,15 mikrometer. Spitzerteleskopets observationer gjordes i infrarött ljus med våglängd på 3,6-4,5 mikrometer.

[2] Rymdens expansion innebär att ju mer avlägsen en galax är, desto snabbare tycks den röra sig från en observatör på jorden. Detta gör att ljuset från dessa avlägsna objekt skiftas mot de rödare delarna av spektrumet, vilket innebär att observationer i infrarött ljus är nödvändiga för att fånga ljuset från dessa galaxer.

[3] I detta sammanhang betyder “massiv” mer än 50 miljarder gånger solens massa. Den totala massan för Vintergatans stjärnor är också nära denna siffra.

[4] Teamet fann inga bevis på att det finns massiva galaxer med rödförskjutning större än 6, vilket motsvarar tider i universums historia fram till 0,9 miljarder år efter big bang.

[5] Detta motsvarar rödförskjutningar (z) på mellan 5 och 4.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel med titeln “Spitzer bright, UltraVISTA faint sources in COSMOS: The contribution to the overall population of massive galaxies at z = 3-7”, av K. Caputi m. fl., i tidskriften Astrophysical Journal.

Teamet består av Karina I. Caputi (Kapteyn Instituut, Groningens universitet, Nederländerna), Olivier Ilbert (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Aix-Marseille University, Frankrike), Clotilde Laigle (Institut d'Astrophysique de Paris, France), Henry J. McCracken (Institut d'Astrophysique de Paris, Frankrike), Olivier Le Fèvre (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Aix-Marseille University, Frankrike), Johan Fynbo (Dark Cosmology Centre, Niels Bohr-institutet, Köpenhamn, Danmark), Bo Milvang-Jensen (Dark Cosmology Centre), Peter Capak (NASA/JPL Spitzer Science Centre, California Institute of Technology, Pasadena, California, USA), Mara Salvato (Max Planck-institutet för extragalaktisk fysik, Garching, Tyskland) och Yoshiaki Taniguchi (Forskningscenter för rymd och kosmisk utveckling, Ehime-universitetet, Japan).

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

• Forskningsartikeln i Astrophysical Journal

• Bilder på VISTA

• VISTA öppna kartläggningar

Kontakter

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

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

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

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 eso1545 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.