eso1815hu — Tudományos közlemények

Az ALMA és a VLT mérései szerint 250 millió évvel az ősrobbanás után már keletkeztek csillagok

2018. május 16.

Az ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) antennarendszerrel és az ESO VLT (Very Large Telescope) távcsőegyüttesével végzett észlelések szerint a MACS1149-JD1 katalógusjelű nagyon távoli galaxisban a csillagkeletkezés rendkívül korán, az ősrobbanás után mindössze 250 millió évvel beindult. A felfedezéshez kötődik az oxigén eddigi legtávolabbi detektálása is az univerzumban, illetve a galaxis az ALMA és a VLT esetében is a valaha megfigyelt legtávolabbi ilyen objektum. Az eredmények a Nature hetilap 2018. május 17-i számában jelennek meg.

Egy nemzetközi csillagászcsoport a MACS1149-JD1 jelű távoli galaxist figyelte az ALMA antennarendszerrel, és a galaxisból ionizált oxigén nagyon gyenge sugárzását észlelték. Mire a Földet elérte, a valójában az infravörös tartományba eső emisszió hullámhossza a világegyetem tágulása miatt több mint tízszeresére növekedett, így aztán az ALMA detektálhatta azt. A csoport arra a következtetésre jutott, hogy a sugárzás 13,3 milliárd évvel ezelőtt (500 millió évvel az ősrobbanás után) keletkezett, így azt – minden távcsövet tekintetbe véve – az eddig legtávolabbról detektált oxigén bocsátotta ki [1]. Az oxigén jelenléte egyértelműen jelzi, hogy a galaxisban már létezniük kellett csillagok korábbi generációinak.

Szinte beleborzongtam, amikor megláttam a távoli oxigén nyomát az ALMA adataiban” – idézi fel Takuja Hasimoto, a cikk vezető szerzője, az oszakai Szangjo Egyetem és a japán Nemzeti Csillagászati Obszervatórium kutatója. „Ez a felfedezés még kijjebb tolja a megfigyelhető univerzum határait.”

Az oxigén ALMA által észlelt sugárzása mellett az ESO VLT távcsőegyüttese a hidrogén még gyengébb emisszióját is detektálta. A galaxis ezen észlelésből meghatározott távolsága jól egyezik az oxigén megfigyeléséből származtatott értékkel, így a MACS1149-JD1 a legmesszebbi „pontosan” ismert távolságú galaxis, egyben az ALMA vagy a VLT által megfigyelt legtávolabbi galaxis is.

A galaxist abban az állapotában látjuk, amikor a világegyetem még csak 500 millió éves volt, ennek ellenére már létezik benne öreg csillagok populációja” – magyarázza Nicolas Laporte, az egyesült királyságbeli University College London (UCL) kutatója, a cikk második szerzője. „A galaxis így kiváló eszköz a kozmikus történelem még korábbi, eddig teljesen feltáratlan szakaszának tanulmányozásához.”

Az ősrobbanást követően egy ideig nem volt oxigén az univerzumban, azt az első csillagok belsejében zajló fúziós folyamatok hozták létre, és a csillagok halálakor vált szabaddá. A MACS1149-JD1-ben detektált oxigén azt jelzi, hogy a csillagok legelső generációi nemcsak létrejöttek a világegyetem kezdete utáni 500 millió évig, de elpusztulva már oxigénnel is dúsították a környezetüket.

De mikor zajlott le ez a korai csillagkeletkezés? Ennek kiderítésére a csoport a NASA Hubble- és Spitzer-űrtávcsöveinek infravörös adatai alapján rekonstruálta a MACS1149-JD1 történetének legkorábbi szakaszát. Azt találták, hogy a galaxis észlelt fényessége jól magyarázható egy olyan modellel, amelyben a csillagkeletkezés már az univerzum születése után 250 millió évvel beindult [2].

A MACS1149-JD1 csillagainak előrehaladott kora felveti a kérdést, hogy vajon az első galaxisok mikor emelkedtek ki a teljes sötétségből, azaz mikor következett be a csillagászok által kissé romantikusan „kozmikus hajnalnak” nevezett időszak. A MACS1149-JD1 korának megállapításával a csoport hatásosan demonstrálta, hogy a galaxisok már azon időszak előtt is léteztek, amelyet ma megfigyelésekkel elérhetünk.

A UCL egyik vezető kutatója, a cikk társszerzője, Richard Ellis így összegzi a lényeget: „A kozmikus hajnal idejének meghatározása a kozmológia és a galaxisformálódás Szent Grálja. A MACS1149-JD1 megfigyeléséből származó új adatokkal egy lépéssel ismét közelebb kerültünk ahhoz, hogy elcsípjük a csillagfény születését! Mivel mindannyian a csillagok belsejében keletkezett anyagból vagyunk, valójában eredetünk legmélyebb gyökereinél kutakodunk.”

Megjegyzés

[1] Az ALMA már több alkalommal is állított fel rekordot a „legtávolabb detektált oxigén” kategóriában. 2016-ban Akio Inoue (oszakai Sangjo Egyetem) és kollégái az ALMA adatai alapján az oxigén 13,1 milliárd éves nyomaira bukkantak. Néhány hónappal később Nicolas Laporte (University College London) 13,2 milliárd évre tolta ki ezt. Most a két csoport erőit egyesítve érte el az új rekordot, amely 9,1-es vöröseltolódásnak felel meg.

[2] Ez körülbelül 15-ös vöröseltolódásnak felel meg.

További információ

Az eredményeket részletező, T. Hashimoto és munkatársai által jegyzett „The onset of star formation 250 million years after the Big Bang” c. szakcikk a Nature 2018. május 17-i számában jelenik meg.

A kutatócsoport tagjai: Takuya Hashimoto (oszakai Szangjo Egyetem/Nemzeti Csillagászati Obszervatórium, Japán), Nicolas Laporte (University College London, Egyesült Királyság), Ken Mawatari (oszakai Szangjo Egyetem, Japán), Richard S. Ellis (University College London, Egyesült Királyság), Akio K. Inoue (oszakai Szangjo University, Japán), Erik Zackrisson (Uppsala University, Svédország), Guido Roberts-Borsani (University College London, Egyesült Királyság), Wei Zheng (Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland, Egyesült Államok), Yoichi Tamura (Nagojai Egyetem, Japán), Franz E. Bauer (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile), Thomas Fletcher (University College London, Egyesült Királyság), Yuichi Harikane (Tokiói Egyetem, Japán), Bunyo Hatsukade (Tokiói Egyetem, Japán), Natsuki H. Hayatsu (Tokiói Egyetem, Japán; ESO, Garching, Németország), Yuichi Matsuda (Nemzeti Csillagászati Obszervataórium, Japán/SOKENDAI, Japán), Hiroshi Matsuo (Nemzeti Csillagászati Obszervatórium, Japan/SOKENDAI, Japán, Sapporo, Japán), Takashi Okamoto (Hokkaido Egyetem, Sapporo, Japán), Masami Ouchi (Tokiói Egyetem, Japán), Roser Pelló (Université de Toulouse, Franciaország), Claes-Erik Rydberg (Universität Heidelberg, Németország), Ikkoh Shimizu (Oszakai Egyetem, Japán), Yoshiaki Taniguchi (Japán Nyitott Egyetem, Chiba, Japán), Hideki Umehata (Tokiói Egyetem, Japán) és Naoki Yoshida (Tokiói Egyetem, Japán).

Az ESO a legfontosabb kormányközi csillagászati szervezet Európában, és messze a legeredményesebb földfelszíni csillagászati obszervatórium az egész világon. Tizenhat tagország támogatja: Ausztria, Belgium, Csehország, Dánia, az Egyesült Királyság, Finnország, Franciaország, Hollandia, Lengyelország, Németország, Olaszország, Portugália, Spanyolország, Svájc és Svédország. Ezt a sort  egészíti ki az ESO obszervatóriumainak befogadóországaként Chile, valamint stratégiai partnerként Ausztrália. Az ESO ambiciózus programjának fő célkitűzése hatékony földi megfigyelő műszerek tervezése, kivitelezése és működtetése fókuszál annak érdekében, hogy a csillagászok élvonalbeli fontos tudományos felfedezéseket tehessenek. Az ESO vezető szerepet játszik csillagászati együttműködések elősegítésében és szervezésében. Az ESO három világszínvonalú megfigyelő helyet tart fenn Chilében. Ezek: La Silla, Paranal és Chajnantor. Paranalon üzemel a Nagyon Nagy Távcső (VLT), a világ legkorszerűbb látható hullámhosszakon üzemelő csillagászati obszervatóriuma, és két égboltfelmérő távcső. A világ legnagyobb égboltfelmérő teleszkópja, a VISTA az infravörös hullámhossztartományban működik, míg a VLT Égboltfelmérő Távcső az optikai hullámhosszak legnagyobb dedikált égboltfelmérő műszere. Az ESO vezető résztvevő az ALMA-együttműködésben, ami jelenleg a legnagyobb létező csillagászati projekt. Mindezeken túl épül már a Paranalhoz közeli Cerro Armazones tetején az ESO 39-méteres Rendkívül Nagy Távcsöve (ELT) is. Ez lesz a világ „égre néző legnagyobb szeme”.

Linkek

Kapcsolat

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

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

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Telefon: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-mail: pio@eso.org

Connect with ESO on social media

Ez az ESO eso1815 sz. sajtóközleményének fordítása

A sajtóközleményről

Közlemény száma:eso1815hu
Név:MACS1149-JD1
Típus:Early Universe : Galaxy
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, Very Large Telescope
Science data:2018Natur.557..392H

Képek

A Hubble és az ALMA képe a MACS J1149.5+2223 galaxishalmazról
A Hubble és az ALMA képe a MACS J1149.5+2223 galaxishalmazról
A MACS J1149.5+223 galaxishalmaz
A MACS J1149.5+223 galaxishalmaz
A MACS1149-JD1 távoli galaxis ALMA-észlelése
A MACS1149-JD1 távoli galaxis ALMA-észlelése

Videók

ESOcast 161 Light: Nagyon korai csillagkeletkezés nyomai a távoli galaxisban (4K UHD)
ESOcast 161 Light: Nagyon korai csillagkeletkezés nyomai a távoli galaxisban (4K UHD)
Ráközelítés a MACS1149 távoli galaxisra, és azon is túlra
Ráközelítés a MACS1149 távoli galaxisra, és azon is túlra
A MACS1149-JD1 csillagkeletkezési folyamatának számítógépes szimulációja
A MACS1149-JD1 csillagkeletkezési folyamatának számítógépes szimulációja
Ráközelítés a MACS1149 távoli galaxisra
Ráközelítés a MACS1149 távoli galaxisra

Tekintse meg