Lehdistötiedote

ALMA on havainnut kaukaisimman Linnunrataa muistuttavan galaksin

Galaksi on muodoltaan vääristynyt ja se näkyy taivaalla valorenkaana

12. elokuuta 2020

Tähtitieteilijät ovat löytäneet erittäin kaukaisen ja siksi myös hyvin nuoren galaksin, joka muistuttaa yllättävän paljon Linnunrataa. Havainnot on tehty Atacama Large Millimeter/submillimeter Array eli ALMA radioteleskooppien verkoston avulla, jossa Euroopan eteläinen observatorio ESO on mukana yhtenä kumppanina. Galaksi on niin kaukana, että sen valolta on kulunut yli 12 miljardia vuotta saavuttaakseen meidät. Näemme galaksin sellaisena kuin se oli, kun maailmankaikkeus oli vain 1,4 miljardia vuotta vanha. Se on myös yllättävän rauhallisessa tilassa haastaen teoriat, joiden mukaan kaikki varhaisen maailmankaikkeuden galaksit olivat myrskyisiä ja epävakaita. Tämä odottamaton löytö haastaa ymmärryksemme siitä, miten galaksit muodostuvat ja se tuo esille uusia näkymiä maailmankaikkeuden menneisyyteen.

”Tämä tulos edustaa läpimurtoa galaksien muodostumisen tutkimuksessa. Tulos osoittaa, että läheisissä spiraaligalakseissa ja Linnunradassamme havaitsemamme rakenteet olivat olemassa jo 12 miljardia vuotta sitten”, Saksan Max Planck-astrofysiikan instituutin tohtoriopiskelija Francesca Rizzo sanoi. Hän johti tänään Naturessa julkaistua tutkmusta. Vaikka tähtitieteilijöiden tutkimassa galaksissa, nimeltään SPT0418-47, ei näytäkään olevan spiraalihaaroja, sillä on ainakin kaksi Linnunradalle tyypillistä ominaisuutta: kiertyvä kiekko ja keskuspullistuma. Näistä jälkimmäinen on suuri tiheästi pakkautunut  tähtijoukko galaksin keskustan ympärillä. Tämä on ensimmäinen kerta, kun keskuspullistuma on nähty näin varhaisessa vaiheessa maailmankaikkeuden historiassa. Näistä syistä SPT0418-47 on kaikkein kaukaisin Linnunrataa muistuttava galaksi.

”Suureksi yllätykseksi huomasimme, että tämä galaksi on itse asiassa melko samanlainen kuin lähellä olevat galaksit vastoin kaikkia odotuksia, joita olemme saaneet eri malleista ja aiemmista, vähemmän yksityiskohtaisista, havainnoista”, kertoi toinen tutkimuksen kirjoittajajista Filippo Fraternali, Kapteynin tähtitieteellisestä instituutista, Groningenin yliopistosta Alankomaista. Varhaisessa maailmankaikkeudessa nuoret galaksit olivat vielä muodostumassa, joten tutkijat odottivat niiden olevan kaoottisia ja niistä puuttuisi Linnunradan kaltaisille kehittyneemmille galakseille tyypilliset erityiset rakenteet.

SpT0418-47:n kaltaisten kaukaisten galaksien tutkiminen on tärkeää, jotta pystymme ymmärtämään miten galaksit muodostuivat ja kehittyivät. Tämä galaksi on niin kaukana, että näemme sen, kun maailmankaikkeus oli vain 10% nykyisestä iästään, koska valolta kesti 12 miljardia vuotta tulla Maahan saakka. Kohdetta tutkimalla palaamme aikaan, jolloin nämä vauvagalaksit olivat vasta kehittymässä.

Koska nämä galaksit ovat niin kaukana, niin yksityiskohtaiset havainnot jopa tehokkaimmilla teleskoopeilla ovat lähes mahdottomia, koska galaksit näyttävät niin pieniltä ja himmeiltä. Tutkimusryhmä pystyi kiertämään tätä ongelmaa käyttämällä läheistä galaksia voimakkaana suurennuslasina gravitaatiolinssi-ilmiötä käyttäen. Tämän avulla ALMA pystyi näkemään kaukaiseen menneisyyteen ennennäkemättömän yksityiskohtaisesti. Tässä ilmiössä läheisen galaksin gravitaatiovoima vääristää ja taivuttaa kaukaisesta galaksista tulevaa valoa, jolloin galaksi näyttää muodoltaan vääristyneeltä ja suurenneelta.

Gravitaatiolinssi-ilmiön ansiosta kaukainen galaksi näkyy läheisen galaksin ympärillä lähes täydellisenä valonrenkaana niiden lähes täydellisen aseman ansiosta toistensa suhteen. Tutkimusryhmä rekonstruoi ALMA:n datasta kaukaisen galaksin todellisen muodon ja sen kaasun liikkeen uuden tietokonemallinnustekniikan avulla. ”Kun näin ensimmäisen kerran SPT0418-47:n rekonstruoidun kuvan, en voinut uskoa sitä. Jotain ihmeellistä oli tulossa”, Rizzo sanoi.

”Se, mitä löysimme, oli melko hämmentävää. Vaikka SPT0418-47:ssä muodostuu uusia tähtiä suurella nopeudella, ja siksi se on erittäin voimakkaiden prosessien paikka, se on silti kaikkein säännöllisin galaksikiekko, joka on koskaan havaittu varhaisessa Universumissa”, totesi yksi tutkimuksen kirjoittajista Simona Vegetti, joka on myös Max Planck Institute for Astrophysics:sta. ” Tämä tulos oli melko odottamaton ja sillä on huomattavia vaikutuksia siihen, miten oletamme galaksien kehittyvän”. Tähtitieteilijät kuitenkin huomauttivat, että vaikka SPT0418-47:llä on kiekko ja muita ominaisuuksia, jotka ovat samanlaisia kuin nykypäivän spiraaligalakseilla, he epäilevät sen lopulta kehittyvän hyvin erilaiseksi galaksiksi kuin oma Linnunratamme. Sen odotetaan liittyvän elliptisten galaksien luokkaan, jotka ovat toisentyyppisiä galakseja, ja jotka spiraaligalaksien rinnalla asuttavat tämän hetken maailmankaikkeutta.

Tämä odottamaton löytö viittaa siihen, että varhainen maailmankaikkeus ei ehkä ole niin kaoottinen kuin aikaisemmin uskottiin, ja se herättää monia kysymyksiä siitä, miten näin hyvin järjestäytynyt galaksi olisi voinut muodostua niin pian alkuräjähdyksen jälkeen. Tämä ALMA-havainto on jatkoa toukokuussa ilmoitetulle aikaisemmalle löydölle massiivisesta pyörivästä kiekosta samanlaisella etäisyydellä. SPT0418-47 nähdään linssivaikutuksen ansiosta paljon tarkemmin, ja siinä on kiekon lisäksi keskuspullistuma, mikä tekee siitä samankaltaisemman Linnunradan kanssa, kuin aikaisempi havainto.

ESO:n Extremely Large Telescope kaukoputkella ja muilla teleskoopeilla tehtävät tulevat tutkimukset pyrkivät selvittämään, kuinka yleisiä nämä 'vauva'-kiekkogalaksit todella ovat ja ovatko ne yleisesti vähemmän kaoottisia kuin oletetaan. Tulevat tutkimukset avaavat tähtitieteilijöille uusia mahdollisuuksia galaksien kehittymisen tutkimukseen.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esiteltiin tieteellisessä artikkelissa: “A dynamically cold disk galaxy in the early Universe”, joka ilmestyy Nature-julkaisusarjassa (doi: 10.1038/s41586-020-2572-6).

Tutkimusryhmässä mukana olivat: F. Rizzo (Max Planck Institute for Astrophysics, Garching, Saksa [MPA]), S. Vegetti (MPA), D. Powell (MPA), F. Fraternali (Kapteyn Astronomical Institute, Groningenin yliopisto, Alankomaat), J. P. McKean (Kapteyn Astronomical Institute ja ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy), H. R. Stacey (MPA, Kapteyn Astronomical Institute ja ASTRON, Alankomaiden radiotähtitieteen instituutti) ja S. D. M. White (MPA).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja ylivoimaisesti maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Irlanti, 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. Paranalilla ESO tulee myös hallinnoimaan ja operoimaan eteläistä Tšerenkov-teleskooppien verkostoa (Cherenkov Telescope Array South), mikä on maailman suurin ja herkin gammasäteilyä havainnoiva observatorio. 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

• Alkuperäinen tutkimusartikkeli
• ALMA:n kuvia
• Tutkija, onko sinulla kerrottavaa? Pitchaa oma tutkimuksesi!

Yhteystiedot

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

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

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

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Matkapuhelin: +49 151 241 664 00
Sähköposti: pio@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media