Pressmeddelande

ALMA observerar en extremt avlägsen Vintergatslik galax

Galaxen är optiskt förvriden till en ljusring på himlen

12 augusti 2020, Skurup

Astronomer har använt Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), där Europeiska Sydobservatoriet (ESO) är en partner, för att avslöja en extremt avlägsen och därför mycket ung galax som är förvånansvärt lik vår egen Vintergata. Galaxen ligger så långt bort att ljuset har tagit 12 miljarder år att nå oss: vi ser den som den såg ut när universum bara var 1,4 miljarder år gammalt. Den är också oväntat välstrukturerad, vilket strider mot teorier om att alla tidiga galaxer i det unga universum var turbulenta och instabila. Denna oväntade upptäckt utmanar vår förståelse av hur galaxer bildas och ger ny insikt i universums barndom.

“Detta resultat innebär ett genombrott i förståelsen av galaxernas bildning och visar att strukturer som vi observerar i närbelägna spiralgalaxer och i vår egen Vintergata hade etablerats redan för 12 miljarder år sedan” säger Fransesca Rizzo, forskarstudent vid Max Planckinstitutet för astrofysik i Tyskland, som ledde det forskningsprogram vars resultat presenteras i dagens utgåva av tidskriften Nature. 

 

“Den stora överraskningen var att denna galax är så snarlik närbelägna galaxer i dagens universum, vilket motsäger våra galaxmodeller och tidigare, mindre detaljerade, observationer” säger medförfattaren Filippo Fraternali vid Kapteyns astronomiska institut vid Groningens universitet i Nederländerna. I det unga universum bildades fortfarande galaxerna vilket gjorde att astronomerna förväntade sig att de skulle vara kaotiskt byggda och sakna de distrinkta strukturer som mogna galaxer av Vintergatans typ har i dag.

 

Även om den studerade galaxen, som har beteckningen SPT0418-47, inte verkar ha spiralarmar uppvisar den två andra karaktäristiska drag som återfinns i Vintergatan: en central förtätning och en roterande skiva med mängder av stjärnor som roterar runt det galaktiska centret. Det är första gången som dessa drag har observerats så tidigt i universums historia, vilket gör SPT0418-47 till den mest avlägsna Vintergatskopian.

 

Studier av avlägsna galaxer som SPT0419-47 ger fundamental kunskap om hur dessa galaxer bildades och utvecklades. Denna galax är så avlägsen att vi ser den vid en tidpunkt då universum var endast 10% av sin nuvarande ålder. Genom att studera den blickar vi tillbaka till en tidpunkt för 12 miljarder år sedan då dessa galaxer började bildas.

 

Eftersom dessa galaxer är så avlägsna, och därmed små och ljussvaga, behöver astronomerna använda de största tillgängliga teleskopen för att kunna erhålla någon information om dem över huvud taget. Denna galax är dock mycket ovanlig då den är gravitationellt linsad, en optisk effekt som fungerar som ett kosmiskt förstoringsglas. Tack vare den gravitationella linsen kunde ALMA erhålla detaljerad information om galaxen. Den gravitationella linsen uppstår när en närbelägen galax ligger mitt emellan oss och ett mer avlägset objekt, vars bild både förvrängs och förstoras av den närbelägna galaxens starka gravitationsfält.

 

I detta fall ser den linsade galaxen ut som en nästan perfekt ring av ljus, tack vare upplinjeringen i rymden. Genom avancerad datormodellering kunde forskarlaget återskapa den avlägsna galaxens verkliga utseende, vilket gav möjlighet att studera gasrörelserna i datan från ALMA. “När jag såg den rekonstruerade bilden av SPT0418-47 för första gången kunde jag knappt tro mina ögon: en skattkammare hade öppnat sig”, säger Rizzo.

 

“Resultatet visade sig vara ganska svårt att förstå sig på: trots att stjärnor bildades i snabb takt och därför måste ingå i en energirik process, var SPT0418-47 den mest välordnade galax som någonsin hade observerats i det tidiga universum” säger medförfattaren Simona Vegetti, även hon vid Max Planckinstitutet för astrofysik. “Resultatet var oväntat och har betydande implikationer för vår förståelse av galaxernas utveckling”. Astronomerna poängterar dock att även om galaxen har en central förtätning och en roterande skiva så kommer den sannolikt att utvecklas till en galax som är mycket olik vår egen Vintergata. Snarare kommer den att utvecklas till en elliptisk galax som är mycket vanliga i dagens universum.

 

Det tidiga universum var kanske inte så kaotiskt som man har trott, vilket skapar många frågor om hur välordnade galaxer kunde bildas så snart efter Big Bang. Denna upptäckt av ALMA följer på en tidigare upptäckt som presenterades i maj av en massiv roterande galaxskiva på ett liknande avstånd. SPT0418-47 kan ses i bättre detalj tack vare linsningseffekten och har dessutom en central förtätning utöver skivan, vilket gör den mer lik Vintergatan än den tidigare studerade galaxen.

 

Med framtida observationer, bland annat med ESO:s Extremely Large Telescope, kommer astronomerna att försöka ta reda på hur vanliga dessa unga skivgalaxer är och om de verkligen är mindre kaotiska än man förutspått.

Mer information

Detta forskningsresultat presenteras i artikeln “A dynamically cold disk galaxy in the early Universe” i tidskriften Nature (doi: 10.1038/s41586-020-2572-6).

 

Forskarlaget utgörs av F. Rizzo (Max Planckinstitutet för astrofysik, Garching, Tyskland [MPA]), S. Vegetti (MPA), D. Powell (MPA), F. Fraternali (Kapteyns astronomiska institut vid Groningens universitet, Nederländerna), J. P. McKean (Kapteyns astronomiska institut och ASTRON, Nederländernas radioastronomiska institut), H. R. Stacey (MPA, Kapteyns astronomiska institut och ASTRON, Nederländernas radioastronomiska institut) samt S. D. M. White (MPA).

 

ESO är Europas främsta mellanstatliga samarbetsorgan för astronomisk forskning och med råge världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det har 16 medlemsländer: Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, 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 extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Forskningsartikel
• Bilder på ALMA
• För forskare: Berätta om din forskning!

Kontakter

Francesca Rizzo
Max Planck Institute for Astrophysics
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 30000 2216
E-post: frizzo@MPA-Garching.MPG.DE

Simona Vegetti
Max Planck Institute for Astrophysics
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 30000 2285
E-post: svegetti@MPA-Garching.MPG.DE

Filippo Fraternali
Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen
Groningen, the Netherlands
Tel: +31-(0)50-3634055
E-post: fraternali@astro.rug.nl

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
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

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso2013 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.