Pressmeddelande

ALMA och VLT upptäcker bevis för stjärnor som bildas bara 250 miljoner år efter Stora smällen

16 maj 2018

Astronomer har med hjälp av observationer från ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) och ESO:s VLT (Very Large Telescope) kunnat fastställa att stjärnor började bildas oväntat tidigt i en mycket avlägsen galax. Upptäckten av det mest avlägsna reserverna av syre i universum tyder på att stjärnbildning i galaxen MACS1149-JD1 – som ligger längre bort än någon annan galax som skådats av ALMA eller VLT – började bara 250 miljoner år efter Stora smällen. Forskningsresultaten publiceras i tidskriften Nature den 17 maj 2018.

Ett internationellt forskarlag av astronomer har använt ALMA för att observera en avlägsen galax med beteckningen MACS1149-JD1. De upptäckte en väldigt svag glöd från joniserat syre i galaxen. När detta infraröda ljus färdades genom rymden, sträcktes våglängderna till mer än tio gånger deras ursprungliga längd ut, på grund av universums expansion. Därför kunde det upptäckas av ALMA. Forskarlaget har beräknat att ljuset skickades ut för 13,3 miljarder år sedan (500 miljoner år efter Stora smällen), vilket gör det till det mest avlägsna syre som hittills observerats med ett teleskop [1]. Förekomsten av syre är ett klart tecken att ännu tidigare generationer av stjärnor måste ha funnits i den här galaxen.

Takuya Hashimoto är förstaförfattare till forskningsartikeln som presenterar resultaten. Han arbetar både vid Osaka Sangyo-universitetet och Japans nationella astronomiska observatorium (NAOJ).

– Jag blev exalterad att få se signalen från det avlägsna syret i ALMA:s mätningar. Denna upptäckt tänjer på gränserna för det observerbara universum, kommenterar han.

Förutom glöden från syre kunde ESO:s Very Large Telescope (VLT) även läsa av en svagare signal från väte i galaxen. Avståndet till galaxen som kan räknas ut från dessa observationer sammanfaller också med avståndet från syreobservationerna. Detta gör MACS1149-JD1 till den mest avlägsna galaxen som har ett välbestämt avstånd till jorden och den mest avlägsna galaxen som observerats med ALMA och VLT.

Nicolas Laporte är forskare vid University College London (UCL) i Storbritannien och andraförfattare till artikeln.

– Vi ser denna galax som den var då universum bara var 500 miljoner år gammalt. Ändå har den redan en population av mogna stjärnor. Därför kan vi nu använda denna galax för att utforska en ännu tidigare och helt outforskad tid i kosmos historia, förklarar han.

Under en period efter Stora smällen fanns det inget syre i universum eftersom det skapades genom fusionen i de första stjärnorna och spriddes sedan när dessa stjärnor dog. Upptäckten av syre i MACS1149-JD1 tyder på att denna unga generation av stjärnor redan har bildats och kastat ut sitt syre bara 500 miljoner år efter universums början.

Men när påbörjades denna unga stjärnbildning? För att besvara det har forskarlaget gjort en rekonstruktion av galaxen MACS1149-JD1:s historia med hjälp av data från NASA/ESA:s rymdteleskop Hubble och NASA:s rymdteleskop Spitzer. De fann att galaxens observerade ljusstyrka enkelt kan förklaras med en modell där stjärnbildningen börjar bara 250 miljoner år efter Stora smällen [2].

Att mogna stjärnor redan lyser i MACS1149-JD1 väcker frågan om när de allra första galaxerna kom ur det totala mörkret, en tid som astronomer gett det poetiska namnet "den kosmiska gryningen". Genom att fastställa MACS1149-JD1:s ålder har teamet tydligt visat att galaxer fanns tidigare än de vi kan mäta upp idag.

Richard Ellis är också astronom vid UCL och medförfattare till artikeln.

– Att bestämma när den kosmiska gryningen inträffade kan liknas vid den heliga graalen inom kosmologi och forskning om galaxbildning. Med dessa nya observationer av MACS1149-JD1 närmar vi oss att direkt kunna skåda stjärnljusets födelse! Med tanke på att vi alla är gjorda av bearbetat stjärnmaterial handlar det verkligen om att upptäcka våra egna ursprung, avslutar han.

Noter

[1] ALMA har flera gånger satt rekordet för upptäckten av det mest avlägsna syret. År 2016 använde Akio Inoue vid Osaka Sangyo-universitet och hans kollegor ALMA för att hitta en signal från syre som skickades ut för 13,1 miljarder år sedan. Flera månader senare använde Nicolas Laporte vid University College London ALMA för att upptäcka syre för 13,2 miljarder år sedan. Nu kombinerade de två lagen sina ansträngningar och uppnådde detta nya rekord, vilket motsvarar en rödförskjutning på 9,1.

[2] Detta motsvarar en rödförskjutning på cirka 15.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en forskningsartikel med titeln “The onset of star formation 250 million years after the Big Bang”, av T. Hashimoto m. fl., som publiceras i tidskriften Nature den 17 maj 2018.

Forskarlaget består av Takuya Hashimoto (Osaka Sangyo University/National Astronomical Observatory of Japan, Japan), Nicolas Laporte (University College London, Storbritannien), Ken Mawatari (Osaka Sangyo University, Japan), Richard S. Ellis (University College London, Storbritannien), Akio. K. Inoue (Osaka Sangyo University, Japan), Erik Zackrisson (Uppsala University, Sverige), Guido Roberts-Borsani (University College London, Storbritannien), Wei Zheng (Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland, USA), Yoichi Tamura (Nagoya University, Japan), Franz E. Bauer (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile), Thomas Fletcher (University College London, Storbritannien), Yuichi Harikane (The University of Tokyo, Japan), Bunyo Hatsukade (The University of Tokyo, Japan), Natsuki H. Hayatsu (The University of Tokyo, Japan; ESO, Garching, Tyskland), Yuichi Matsuda (National Astronomical Observatory of Japan/SOKENDAI, Japan), Hiroshi Matsuo (National Astronomical Observatory of Japan/SOKENDAI, Japan, Sapporo, Japan), Takashi Okamoto (Hokkaido University, Sapporo, Japan), Masami Ouchi (The University of Tokyo, Japan), Roser Pelló (Université de Toulouse, Frankrike), Claes-Erik Rydberg (Universität Heidelberg, Tyskland), Ikkoh Shimizu (Osaka University, Japan), Yoshiaki Taniguchi (The Open University of Japan, Chiba, Japan), Hideki Umehata (The University of Tokyo, Japan) och Naoki Yoshida (The University of Tokyo, Japan).

Länkar

• Forskningsartikeln i Nature

• Bilder på VLT

• Bilder på ALMA

Kontakter

Nicolas Laporte
University College London
London, United Kingdom
Tel: +44 7452 807 591
E-post: n.laporte@ucl.ac.uk

Richard Ellis
University College London
London, United Kingdom
Tel: +44 7885 403 334
E-post: richard.ellis@ucl.ac.uk

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