eso1812fi — Tutkimustiedote

Galaksien muinaiset mammuttiyhteensulautumiset

ALMA ja APEX löysivät jättimäisiä muodostuvien galaksien kasaumia varhaisessa maailmankaikkeudessa

25. huhtikuuta 2018

ALMA- ja APEX-teleskoopit ovat kurkistaneet syvälle avaruuteen — aikaan, jolloin maailmankaikkeus oli kymmenesosan nykyisestä iästään — ja todistaneet suunnattomien kosmisten kasaumien alkuja: nuorten tähtiryöppygalaksien lähestyviä törmäyksiä. Tähtitieteilijät olettivat, että näitä tapahtui noin kolme miljardia vuotta alkuräjähdyksen jälkeen, joten he olivat yllättyneitä, kun uudet havainnot paljastivat niitä tapahtuvan, kun maailmankaikkeus oli vain puolet tuosta iästä! Näiden muinaisten galaksijärjestelmien ajatellaan koostavan tunnetun maailmankaikkeuden massiivisimpia rakenteita: galaksijoukkoja.

Tim Millerin (Dalhousie University, Kanada ja Yale University, USA) sekä Iván Oteon (University of Edinburgh, Iso-Britannia) johtamat kaksi kansainvälistä tutkijaryhmää ovat ALMA- (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) ja APEX-teleskooppeja (Atacama Pathfinder Experiment) käyttäen löytäneet yllättävän tiheitä galaksien keskittymiä, jotka ovat valmiina sulautumaan yhteen, muodostamaan aikanaan jättiläismäisten galaksijoukkojen ytimiä.

Katsoen halki 90% havaittavasta maailmankaikkeudesta, Millerin ryhmä havaitsi SPT2349-56 -nimistä galaksien protojoukkoa. Valo tästä kohteesta lähti kulkemaan meitä kohti, kun maailmankaikkeus oli noin kymmeneksen nykyisestä iästään.

Tämän tiheän kosmisen kasauman yksittäiset galaksit ovat tähtiryöppygalakseja ja kiivaan tähtienmuodostuksen keskittymä tällaisessa kompaktissa alueessa saa tämän selvästi aktiivisimmaksi koskaan havaituksi alueeksi nuoressa maailmankaikkeudessa. Tuhansia tähtiä syntyy siellä joka vuosi, verrattuna Linnunradan yhteen ainokaiseen.

Yhdistämällä ALMA:n ja APEX:in havaintoja Oteon ryhmä havaitsi vastaavan mammuttiyhteensulatumisen muodostumista kymmenen tomuisan, tähtiä muodostavan galaksin toimesta. Joukkoa kutsutaan "punaiseksi tomuytimeksi" sen hyvin punaisen värin johdosta.

Iván Oteo selittää miksi nämä kohteet ovat niin odottamattomia: "Tomuisten tähtiryöppyjen elinajan ajatellaan olevan suhteellisen lyhyen, koska ne kuluttavat loppuun kaasuansa epätavallisen nopeasti. Milloin tahansa, missä tahansa maailmankaikkeuden kolkassa, nämä galaksit ovat yleensä vähemmistönä. Niinpä lukuisten tomuisten tähtiryöppyjen löytäminen loistamassa samanaikaisesti tähän tapaan on hyvin arvoituksellista ja jotakin sellaista, mitä me emme vielä aivan ymmärrä."

Nämä muodostumassa olevat galaksijoukot löydettiin aluksi himmeinä valoläiskinä käyttäen South Pole -teleskooppia ja Herschel-avaruusobservatoriota. Myöhemmät ALMA:n ja APEX:in havainnot osoittivat, että niiden rakenne oli epätavallinen ja että niiden valo oli oletettua varhaisempaa — vain 1.5 miljardin vuoden ikäisestä maailmankaikkeudesta.

Uudet suuren erotuskyvyn ALMA-havainnot paljastivat lopulta, että kaksi himmeää hohdetta eivät olleet yksittäisiä kohteita, vaan itse asiassa koostuivat neljästätoista ja kymmenestä yksittäisestä massiivisesta galaksista, kummassakin tapauksessa alueessa, jonka säde on verrannollinen Linnunradan etäisyyteen naapurigalakseistaan Magellanin pilvistä.

"Nämä ALMA-havainnot ovat vain jäävuoren huippu. Lisähavainnot APEX-teleskoopilla osoittavat, että tähtiä muodostavien galaksien todellinen luku on todennäköisesti jopa kolme kertaa suurempi. Meneillään olevat havainnot ESO:n VLT-teleskoopin MUSE-havaintolaitteella löytävät myös lisää galakseja," kommentoi ESO-tähtitieteilijä Carlos De Breuck.

Tämänhetkiset teoreettiset ja tietokonemallit antavat ymmärtää, että näiden massaisten protojoukkojen olisi pitänyt kestää paljon kauemmin kehittyä. Käyttäen erotuskyvyltään ja herkkyydeltään ylivertaisen ALMA:n havaintoaineistoa syötteenä kehittyneissä tietokonesimulaatioissa tutkijat kykenevät tutkimaan joukkojen muodostumista alle 1.5 miljardin vuoden ikäisessä maailmankaikkeudessa.

"On arvoitus kuinka tämä galaksien kokoelma tuli niin suureksi niin nopeasti. Se ei rakentunut hiljalleen miljardien vuosien aikana, kuten tähtitieteilijät saattaisivat olettaa. Tämä löytö tarjoaa hienon mahdollisuuden tutkia kuinka massiiviset galaksit tulivat yhteen muodostamaan suunnattomia galaksijoukkoja," sanoo Tim Miller, Yalen yliopiston tohtoriehdokas ja toisen tutkimusjulkaisun pääkirjoittaja.

Lisätietoa

Tätä tutkimusta on esitelty kahdessa tutkimusjulkaisussa "The Formation of a Massive Galaxy Cluster Core at z = 4.3", jonka kirjoittivat T. Miller et al. ja joka ilmestyy julkaisusarjassa Nature, sekä "An Extreme Proto-cluster of Luminous Dusty Starbursts in the Early Universe", jonka kirjoittivat I. Oteo et al., ja joka ilmestyy julkaisusarjassa The Astrophysical Journal.

Millerin tutkimusryhmään kuuluvat T. B. Miller (Dalhousie University, Halifax, Canada; Yale University, New Haven, Connecticut, USA), S. C. Chapman (Dalhousie University, Halifax, Canada; Institute of Astronomy, Cambridge, UK), M. Aravena (Universidad Diego Portales, Santiago, Chile), M. L. N. Ashby (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), C. C. Hayward (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA; Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, New York, New York, USA), J. D. Vieira (University of Illinois, Urbana, Illinois, USA), A. Weiß (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Germany), A. Babul (University of Victoria, Victoria, Canada) , M. Béthermin (Aix-Marseille Université, CNRS, LAM, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Marseille, France), C. M. Bradford (California Institute of Technology, Pasadena, California, USA; Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California, USA), M. Brodwin (University of Missouri, Kansas City, Missouri, USA), J. E. Carlstrom (University of Chicago, Chicago, Illinois USA), Chian-Chou Chen (ESO, Garching, Germany), D. J. M. Cunningham (Dalhousie University, Halifax, Canada; Saint Mary’s University, Halifax, Nova Scotia, Canada), C. De Breuck (ESO, Garching, Germany), A. H. Gonzalez (University of Florida, Gainesville, Florida, USA), T. R. Greve (University College London, Gower Street, London, UK), Y. Hezaveh (Stanford University, Stanford, California, USA), K. Lacaille (Dalhousie University, Halifax, Canada; McMaster University, Hamilton, Canada), K. C. Litke (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, Arizona, USA), J. Ma (University of Florida, Gainesville, Florida, USA), M. Malkan (University of California, Los Angeles, California, USA) , D. P. Marrone (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, Arizona, USA), W. Morningstar (Stanford University, Stanford, California, USA), E. J. Murphy (National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, Virginia, USA), D. Narayanan (University of Florida, Gainesville, Florida, USA), E. Pass (Dalhousie University, Halifax, Canada), University of Waterloo, Waterloo, Canada), R. Perry (Dalhousie University, Halifax, Canada), K. A. Phadke (University of Illinois, Urbana, Illinois, USA), K. M. Rotermund (Dalhousie University, Halifax, Canada), J. Simpson (University of Edinburgh, Royal Observatory, Blackford Hill, Edinburgh; Durham University, Durham, UK), J. S. Spilker (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, Arizona, USA), J. Sreevani (University of Illinois, Urbana, Illinois, USA), A. A. Stark (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), M. L. Strandet (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Germany) and A. L. Strom (Observatories of The Carnegie Institution for Science, Pasadena, California, USA).

Oteon tutkimusryhmään kuuluvat: I. Oteo (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, UK; ESO, Garching, Germany), R. J. Ivison (ESO, Garching, Germany; Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, UK), L. Dunne (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, UK; Cardiff University, Cardiff, UK), A. Manilla-Robles (ESO, Garching, Germany; University of Canterbury, Christchurch, New Zealand), S. Maddox (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, UK; Cardiff University, Cardiff, UK), A. J. R. Lewis (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, UK), G. de Zotti (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Padova, Italy), M. Bremer (University of Bristol, Tyndall Avenue, Bristol, UK), D. L. Clements (Imperial College, London, UK), A. Cooray (University of California, Irvine, California, USA), H. Dannerbauer (Instituto de Astrofíısica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Spain; Universidad de La Laguna, Dpto. Astrofísica, La Laguna, Tenerife, Spain), S. Eales (Cardiff University, Cardiff, UK), J. Greenslade (Imperial College, London, UK), A. Omont (CNRS, Institut d’Astrophysique de Paris, Paris, France; UPMC Univ. Paris 06, Paris, France), I. Perez–Fournón (University of California, Irvine, California, USA; Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Spain), D. Riechers (Cornell University, Space Sciences Building, Ithaca, New York, USA), D. Scott (University of British Columbia, Vancouver, Canada), P. van der Werf (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, The Netherlands), A. Weiß (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Germany) and Z-Y. Zhang (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, UK; ESO, Garching, Germany).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja ylivoimaisesti maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 15 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta, joiden lisäksi Chile toimii laitteistojen sijoitusmaana ja Australia strategisena kumppanina. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla VLT-teleskooppi (Very Large Telescope) ja siihen liittyvä, maailmanlaajuisesti johtava VLTI-interferometri, sekä kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja VST-teleskooppi näkyvän valon aallonpituuksilla. ESO on myös merkittävä kumppani kahdessa Chajnantorin laitteistossa, APEX-teleskoopissa ja ALMA-teleskoopissa, joka on maailman suurin tähtitieteellinen projekti. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista ELT-teleskooppia (Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

Yhteystiedot

Rami Rekola
Tuorlan observatorio
Piikkiö, Finland
Sähköposti: rareko@utu.fi

Pasi Nurmi
Tuorlan Observatorio
Piikkiö, Finland
Matkapuhelin: +358 440 121 971

Axel Weiss
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Bonn, Germany
Puh.: +49 228 525 273
Sähköposti: aweiss@mpifr-bonn.mpg.de

Carlos de Breuck
ESO
Garching, Germany
Puh.: +49 89 3200 6613
Sähköposti: cdebreuc@eso.org

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Tämä on ESO:n lehdistötiedotteen käännös eso1812.

Tiedotteesta

Tiedote nr.:eso1812fi
Nimi:SPT2349-56
Tyyppi:Early Universe : Cosmology : Morphology : Large-Scale Structure
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, Atacama Pathfinder Experiment
Instruments:LABOCA
Science data:2018Natur.556..469M
2018ApJ...856...72O

Kuvat

Artist’s impression of ancient galaxy megamerger
Artist’s impression of ancient galaxy megamerger
Englanniksi
Images of a galaxy protocluster from SPT, APEX and ALMA
Images of a galaxy protocluster from SPT, APEX and ALMA
Englanniksi

Videot

ESOcast 157 Light: Ancient Galaxy Pileups (4K UHD)
ESOcast 157 Light: Ancient Galaxy Pileups (4K UHD)
Englanniksi
Artist’s impression of ancient galaxy megamerger
Artist’s impression of ancient galaxy megamerger
Englanniksi

Katso myös