eso2115fi — Tutkimustiedote

Tähtitieteilijät ovat havainneet kaikkein kaukaisinta fluoria tähtiä muodostavassa galaksissa

4. marraskuuta 2021

Uusi löytö autaa selvittämään meidän luissamme ja hampaissammekin fluoridina olevan fluorin alkuperää maailmankaikkeudessa. Tähtitieteilijät ovat käyttäneet havainnoissa Atacama Large Millimeter/submillimeter Array havaintolaitetta eli ALMA:a, jossa Euroopan eteläinen observatorio (ESO) on mukana yhteistyökumppanina. Fluoria on havaittu galaksissa, joka on niin kaukana, että sen valolta on kestänyt yli 12 miljardia vuotta saavuttaa meidät. Tämä on ensimmäinen kerta, kun fluoria on löydetty näin kaukaisesta tähtiä muodostavasta galaksista.

”Me kaikki tunnistamme fluorin, koska päivittäin käyttämämme hammastahna sisältää sitä fluoridin muodossa”, uutta tutkimusta johtanut Maximilien Franco Hertfordshiren yliopistosta Britanniasta sanoi. Tutkimus on julkaistu tänään 'Nature Astronomy'-lehdessä. Kuten useimmat ympärillämme olevat alkuaineet, myös fluoria syntyy tähtien sisällä. Tähän asti emme kuitenkaan tienneet tarkalleen, miten tämä alkuaine on maailmankaikkeuteen ilmentynyt. ”Emme edes tienneet, minkä tyyppiset tähdet tuottivat suurimman osan maailmankaikkeudessa olevasta fluorista!”

Franco ja hänen yhteistyökumppaninsa havaitsivat fluoria (vetyfluoridin muodossa) kaukaisen galaksin NGP—190387 suurissa kaasupilvissä. Näemme galaksin maailmankaikkeuden ollessa vain 1,4 miljardia vuotta vanha, eli noin 10 prosenttia nykyisestä iästään. Koska tähdet levittävät avaruuteen ytimissään muodostuneita alkuaineita elämänsä loppuvaiheissa, havainto merkitsee sitä, että fluoria luoneiden tähtien on täytynyt elää ja kuolla nopeasti.

Tutkimusryhmä uskoo, että hyvin massiiviset Wolf–Rayet-tähdet, jotka elävät vain muutamia miljoonia vuosia, eli maailmankaikkeuden historiassa vain silmänräpäytyksen, ovat todennäköisimpiä fluorin tuotantopaikkoja. Heidän mukaansa niiden avulla tutkimusryhmän havaitsema vetyfluoridimäärä voidaan selittää. Wolf—Rayet-tähtiä oli jo aiemmin ehdotettu mahdollisiksi kosmisen fluorin lähteiksi, mutta tähtitieteilijät eivät tähän asti tienneet, kuinka tärkeitä ne olivat varhaisessa maailmankaikkeudessa tämän alkuaineen tuottamisessa.

”Olemme osoittaneet, että Wolf—Rayet-tähdet, jotka ovat maailman massiivisimpia tähtiä ja elämänsä loppuvaiheessa voivat räjähtää hurjasti, auttavat meitä tavallaan ylläpitämään hampaidemme terveyttä!” Franco vitsaili.

Näiden tähtien lisäksi aiemmin on esitetty muitakin mahdollisuuksia fluorin tuottamiselle ja leviämiselle avaruuteen. Näitä ovat esimerkiksi kehittyneiden jättimäisten tähtien sykkiminen. Näiden tähtien massat ovat joitain Auringon massoja, ja niitä kutsutaan asymptoottisen jättiläishaaran tähdiksi. Tutkimusryhmä kuitenkin uskoo, että nämä muut vaihtoehdot, joista osalle kestää miljardeja vuosia ilmentyä, eivät ehkä täysin selitä havaittua fluorin määrää NGP—190387 galaksissa.

”Tämän galaksin osalta kesti vain kymmeniä tai satoja miljoonia vuosia, ennen kuin fluoripitoisuudet olivat verrattavissa 13,5 miljardia vuotta vanhan Linnunradan tähdistä löytyneisiin pitoisuuksiin. Tämä oli täysin odottamaton tulos”, Hertfordshiren yliopiston professori Chiaki Kobayashi sanoi. ”Havaintomme lisää jo kaksi vuosikymmentä tutkitun fluorin alkuperän syihin täysin uuden rajoittavan tekijän.”

NGP—190387 galaksista tehty löytö on yksi ensimmäisistä havainnoista fluorista Linnunradan ja sen naapurigalaksien ulkopuolella. Tähtitieteilijät ovat aiemmin havainneet tätä alkuainetta kaukaisissa kvasareissa, jotka ovat kirkkaita  kohteita, joiden energianlähteenä toimivat galaksien keskustoissa olevat supermassiiviset mustat aukot. Tätä alkuainetta ei kuitenkaan oltu koskaan havaittu tähtiä muodostavassa galaksissa näin varhaisessa vaiheessa maailmankaikkeuden historiaa.

Avaruudessa ja maanpäällä sijaitsevat observatoriot tekivät tutkimusryhmän fluorihavainnot mahdolliseksi. NGP—190387 löydettiin alun perin Euroopan avaruusjärjestön Herschel-avaruusobservatorion avulla ja sitä havaittiin myöhemmin Chilessä toimivalla ALMA:lla. Kohde on etäisyys huomioiden poikkeuksellisen kirkas. ALMA:n havainnot vahvistivat, että NGP—190387:n poikkeuksellinen kirkkaus johtuu osittain toisesta tunnetusta massiivisesta galaksista, joka sijaitsee NGP—190387:n ja Maan välissä, hyvin lähellä näkölinjaa. Tämä massiivinen galaksi vahvistaa Francon ja hänen ryhmänsä havaitsemaa valoa, jonka ansiosta he pystyivät havaitsemaan NGP—190387 galaksissa olevan fluorin miljardeja vuosia sitten lähettämän heikon säteilyn.

Tulevaisuuden tutkimukset NGP—190387:stä Erittäin suurella teleskoopilla (ELT) (ESO:n uusi lippulaivahanke, jota parhaillaan rakennetaan Chilessä ja jonka on määrä aloittaa toimintansa myöhemmin tällä vuosikymmenellä) voivat paljastaa lisää salaisuuksia tästä galaksista. ”ALMA on herkkä havaitsemaan kylmän tähtienvälisen kaasun ja pölyn aiheuttamaa säteilyä”, Chilessä oleva ESO Fellow -tutkija Chentao Yang sanoi. ”ELT:n avulla voimme suoraan havaita NGP—190387:n tähtien lähettämää valoa, jolloin galaksin tähdistä saadaan olennaisesti lisää tietoa.”

Lisätietoa

Tämä tutkimus on julkaistu artikkelissa "The ramp-up of interstellar medium enrichment at z > 4", joka ilmestyy 'Nature Astronomy'-lehdessä.

Tutkimusryhmässä mukana ovat olleet: M. Franco (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, UK [CAR]), K. E. K. Coppin (CAR), J. E. Geach (CAR), C. Kobayashi (CAR), S. C. Chapman (Department of Physics and Atmospheric Science, Dalhousie University, Canada and National Research Council, Herzberg Astronomy and Astrophysics, Kanada), C. Yang (European Southern Observatory, Chile), E. González-Alfonso (Universidad de Alcalá, Departamento de Física y Matematicas, Espanja), J. S. Spilker (Department of Astronomy, University of Texas at Austin, USA), A. Cooray (Department of Physics and Astronomy, University of California, Irvine, USA), M. J. Michałowski (Astronomical Observatory Institute, Faculty of Physics, Puola)

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.

Hertfordshiren yliopisto tuo korkeakoulutuksen transformaatiovaikutuksen kaikkien saataville. Yliopiston opiskelijat, henkilökunta ja yritykset saavuttavat jatkuvasti täyden potentiaalinsa. Laadukkaalla opetuksella, 550 koulutusohjelmalla, huippuluokan tutkimushankkeilla ja tehokkailla yrityskumppanuuksilla yliopisto ajattelee isosti, erottuu ja vaikuttaa myönteisesti paikallisiin, kansallisiin ja kansainvälisiin yhteisöihin.

Linkit

Yhteystiedot

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

Maximilien Franco
Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire
Hatfield, Hertfordshire, United Kingdom
Puh.: +33-649956665
Sähköposti: m.franco@herts.ac.uk

Chiaki Kobayashi
Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire
Hatfield, Hertfordshire, United Kingdom
Puh.: +44-7757116615
Sähköposti: c.kobayashi@herts.ac.uk

Chentao Yang
European Southern Observatory
Santiago, Chile
Puh.: +56 2 2463 3053
Sähköposti: cyang@eso.org

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Matkapuhelin: +49 151 241 664 00
Sähköposti: press@eso.org

Press Office
University of Hertfordshire
Hatfield, UK
Puh.: +441707 285770
Sähköposti: news@herts.ac.uk

Connect with ESO on social media

Tämä on ESO:n lehdistötiedotteen käännös eso2115.

Tiedotteesta

Tiedote nr.:eso2115fi
Nimi:NGP–190387
Tyyppi:Early Universe : Galaxy
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array

Kuvat

Artist’s impression of the galaxy NGP–190387
Artist’s impression of the galaxy NGP–190387
Englanniksi
Artist’s impression of a Wolf–Rayet star
Artist’s impression of a Wolf–Rayet star
Englanniksi
Wide-field view of the sky around the galaxy NGP–190387
Wide-field view of the sky around the galaxy NGP–190387
Englanniksi

Videot

Finding the stars that help with our dental health (ESOcast 244 Light)
Finding the stars that help with our dental health (ESOcast 244 Light)
Englanniksi
Zooming in on a Wolf–Rayet star in the remote NGP–190387 galaxy
Zooming in on a Wolf–Rayet star in the remote NGP–190387 galaxy
Englanniksi
Artist's animation of the galaxy NGP–190387
Artist's animation of the galaxy NGP–190387
Englanniksi