eso2101fi — Tutkimustiedote

ALMA on kuvannut kuolemassa olevaa törmäävää galaksia sen menettäessä kykynsä muodostaa uusia tähtiä

11. tammikuuta 2021

Galaksit alkavat ”kuolla”, kun ne lopettavat tähtien muodostamisen, mutta tähän asti tähtitieteilijät eivät olleet koskaan havainneet kaukaisessa galaksissa tämän prosessin alkua selvästi. Tähtitieteilijät ovat nyt havainneet galaksin tilassa, jossa galaksista on hävinnyt jo lähes puolet tähtiä muodostavasta kaasusta. Havainnot on tehty Atacama Large Millimetri/Submillimeter Array eli ALMA:n avulla, jossa Euroopan eteläinen observatorio (ESO) on mukana yhteistyökumppanina. Kaasun poistuminen tapahtuu hätkähdyttävällä nopeudella, joka vastaa 10000 Auringon massaa kaasua vuodessa, jonka seurauksena galaksi menettää nopeasti polttoaineensa uusien tähtien tekemiseksi. Tutkimusryhmä uskoo, että tämän näyttävän tapahtuman laukaisi törmäys toiseen galaksiin. Tämä voi saada tähtitieteilijät miettimään uudelleen, miten galakseissa tapahtuva tähtien synty sammuu.

”Tämä on ensimmäinen kerta, kun havaitsemme kaukaisessa universumissa tyypillisen massiivisen tähtiä muodostavan galaksin, joka on ”kuolemassa” massiivisen kylmän kaasun häviämisen takia”, uuden tutkimuksen johtava tutkija Annagrazia Puglisi Durhamin yliopistosta Britanniasta ja Saclay Nuclear Research Centre (CEA-saclay) Ranskasta, sanoi. Galaksi ID2299 on niin kaukainen, että sen valolta kestää noin 9 miljardia vuotta saavuttaa meidät, eli näemme sen, kun maailmankaikkeus oli vain 4,5 miljardia vuotta vanha.

Kaasun häviäminen tapahtuu nopeudella, joka vastaa 10000 Auringon massaa vuodessa. Tämän seurauksena hämmästyttävät 46 prosenttia kaikesta kylmästa ID2299:n kaasusta on hävinnyt. Koska galaksi muodostaa tähtiä hyvin nopeasti, eli satoja kertoja nopeammin kuin Linnunratamme, jäljellä oleva kaasu kulutetaan nopeasti, ja ID2299:ssä tähtien muodostus päättyy muutamassa kymmenessä miljoonassa vuodessa.

Tutkimusryhmä uskoo, että valtavan kaasuhäviön taustalla on kahden galaksin välinen törmäys, jotka sulautuessaan toisiinsa muodostivat ID2299:n. Tutkijoiden havaitsema vaikeasti nähtävä johtolanka oli paenneen kaasun ja ”vuorovesihännän” välinen yhteys. Vuorovesipyrstöt (tidal tails) ovat tähtien väliseen avaruuteen ulottuvia pitkänomaisia tähtien ja kaasun virtoja, jotka muodostuvat kahden galaksin välisissä vuorovaikutuksissa. Ne ovat yleensä liian heikkoja kaukaisissa galakseissa nähtäväksi. Tutkimusryhmä onnistui kuitenkin havaitsemaan tätä suhteellisen kirkasta ominaisuutta sen paetessa avaruuteen, ja se pystyi tunnistamaan sen vuorovesipyrstöksi.

Useimmat tähtitieteilijät uskovat, että tähtien muodostumisen aiheuttamat tähtituulet ja mustien aukkojen aktiivisuus massiivisten galaksien keskuksissa ovat vastuussa tähtiä muodostavan materiaalin häviämisestä avaruuteen. Näin galaksien kyky muodostaa uusia tähtiä päättyy. Nature Astronomy -lehdessä tänään julkaistu uusi tutkimus kuitenkin viittaa siihen, että galaksien sulautumiset voivat myös olla vastuussa tähtiä muodostavan aineen sinkoutumisesta avaruuteen.

”Tutkimuksemme viittaa siihen, että kaasun häviämistä tapahtuu myös galaksien yhdistymisten tapauksessa ja että tähtituulet, sekä vuorovesipyrstöt voivat näyttää hyvin samanlaisilta”, tutkimuksen toinen kirjoittaja Emanuele Daddi CEA-saclaysta kertoi. Tämän vuoksi jotkut tutkimusryhmät, jotka aiemmin ovat tunnistaneet kaukaisista galakseista tähtituulia, ovatkin itse asiassa voineet nähdä vuorovesihäntiä, jotka hävittävät galakseista kaasua. ”Tämä saattaa johtaa siihen, että muutamme käsityksiämme siitä, miten galaksit 'kuolevat'”, Daddi lisäsi.

Puglisi on samaa mieltä tutkimusryhmän löydön merkityksestä sanoen: ”Olin innoissani löytäessäni tällaisen poikkeuksellisen galaksin! Halusin myös saada lisää tietoa tästä oudosta kohteesta, koska olin vakuuttunut, että sen avulla oppisimme lisää siitä, miten kaukaiset galaksit kehittyvät.”

Tämä yllättävä löytö tehtiin sattumalta, kun ryhmä kävi läpi ALMA:n avulla tehtyä galaksikartoitusta, jonka tarkoituksena oli tutkia kylmän kaasun ominaisuuksia yli sadassa kaukaisessa galaksissa. ALMA oli havainnut ID2299:ää vain muutaman minuutin ajan, mutta Pohjois-Chilessä sijaitseva tehokas observatorio pystyi keräämään riittävästi dataa galaksin ja sen häviävästä kaasusta koostuvan pyrstön havaitsemiseksi.

”ALMA on valottanut uusia mekanismeja, jotka voivat pysäyttää kaukaisissa galakseissa tähtien muodostumisen. Tällaisen massiivisen häiriötapahtuman todistaminen on tuonut tärkeän palan galaksievoluution monimutkaiseen palapeliin", tutkimuksessa mukana ollut brittiläisen University College Londonin tutkija Chiara Circosta sanoi.

Tulevaisuudessa tutkimusryhmä voisi käyttää ALMA:a tarkempien ja syvempien havaintojen tekemiseen tästä galaksista, jotta he voisivat paremmin ymmärtää häviävän kaasun dynamiikkaa. Tulevat ESO:n äärimmäisen suuren kaukoputken (ELT) havainnot voivat antaa ryhmälle mahdollisuuden tutkia ID2299:ssä tähtien ja kaasun välisiä yhteyksiä, joka edesauttaisi galaksien kehittymisen tutkimusta.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esiteltiin artikkelissa: “A titanic interstellar medium ejection from a massive starburst galaxy at z=1.4”, joka julkaistaan Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-020-01268-x) lehdessä.

Tutkimusryhmässä mukana olivat: A. Puglisi (Centre for Extragalactic Astronomy, Durham University, UK and CEA, IRFU, DAp, AIM, Université Paris-Saclay, Université Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, CNRS, Ranska [CEA]), E. Daddi (CEA), M. Brusa (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna, Italia ja INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna, Italia), F. Bournaud (CEA), J. Fensch (Univ. Lyon, ENS de Lyon, Univ. Lyon 1, CNRS, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, Ranska), D. Liu (Max Planck Institute for Astronomy, Saksa), I. Delvecchio (CEA), A. Calabrò (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Italia), C. Circosta (Department of Physics & Astronomy, University College London, UK), F. Valentino (Cosmic Dawn Center at the Niels Bohr Institute, University of Copenhagen and DTU-Space, Technical University of Denmark, Tanska), M. Perna (Centro de Astrobiología (CAB, CSIC–INTA), Departamento de Astrofísica, Espanja ja INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italia), S. Jin (Instituto de Astrofísica de Canarias and Universidad de La Laguna, Dpto. Astrofísica, Espanja), A. Enia (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Padova, Italia [Padova]), C. Mancini (Padova) ja G. Rodighiero (Padova and INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Italia).

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), joka 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”.

ALMA (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) on kansainvälinen tähtitieteen tutkimusyksikkö, joka on ESO:n, Yhdysvaltain kansallisen tiedesäätiön NSF:n ja Japanin kansallisten luonnontiedeinstituuttien NINS:n välinen kumppanuushanke yhteistyössä Chilen tasavallan kanssa. ALMA:a rahoittavat Euroopassa sen jäsenmaiden puolesta Euroopan eteläinen observatorio (ESO), Pohjois-Amerikassa (NSF) yhteistyössä Kanadan kansallisen tutkimusneuvoston (NRC) ja Taiwanin kansallisen tiedeneuvoston (NSC) kanssa sekä Itä-Aasiassa  yhteistyössä Taiwanin Academia Sinican (AS) ja Korean tähtitieteen ja avaruustieteiden instituutin (KASI) kanssa. ALMA:n rakentamista ja toimintaa ohjaa sen jäsenmaiden puolesta ESO, Pohjois-Amerikan osalta Kansallinen radiotähtitieteen observatorio (NRAO), jota hallinnoi Associated Universities, Inc. (AUI), ja Itä-Aasian osalta Japanin Kansallinen tähtitieteellinen observatorio (NAOJ). Yhteinen ALMA-observatorio (JAO) huolehtii ALMA:n rakentamisen, kokoonpanon ja operaation yhtenäisestä johdosta ja hallinnoinnista.

Linkit

Yhteystiedot

Pasi Nurmi
Koordinaattori, FT, Turun yliopisto, Tiedekeskus
Turku, Suomi
Matkapuhelin: +358294504358
Sähköposti: pasnurmi@utu.fi

Annagrazia Puglisi
Centre for Extragalactic Astronomy, Durham University
Durham, United Kingdom
Sähköposti: annagrazia.puglisi@durham.ac.uk

Emanuele Daddi
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Saclay, France
Sähköposti: edaddi@cea.fr

Chiara Circosta
Department of Physics & Astronomy, University College London
London, UK
Sähköposti: c.circosta@ucl.ac.uk

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

Connect with ESO on social media

Tämä on ESO:n lehdistötiedotteen käännös eso2101.

Tiedotteesta

Tiedote nr.:eso2101fi
Nimi:ID2299
Tyyppi:Early Universe : Galaxy
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array

Kuvat

Artist’s representation of the ID2299 galaxy
Artist’s representation of the ID2299 galaxy
Englanniksi