eso2013hu — Tudományos közlemények

A legtávolabbi, Tejútrendszerre hasonlító galaxist észlelte az ALMA

Fénygyűrűként jelenik meg az égen az eltorzult galaxis

2020. augusztus 12.

Az ESO partnerségével üzemeltetett ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) antennarendszerrel csillagászok egy rendkívül távoli, így nagyon fiatal galaxist fedeztek fel, amely meglepően hasonlít a Tejútrendszerre. A galaxis olyan messze van, hogy fénye 12 milliárd év alatt ért el hozzánk: abban az állapotában látjuk, amikor az Univerzum még csak 1,4 milliárd éves volt. Szintén meglepő a benne uralkodó rendezettség, amely ellentmond az elméleteknek, miszerint a korai Univerzum galaxisai turbulensek és instabilak. A váratlan felfedezés új megvilágításba helyezi Univerzumunk múltját, és így megkérdőjelezi jelenlegi tudásunkat a galaxisok kialakulásáról.

„Az eredmény áttörést jelent a galaxisok kialakulásának területén, mivel jelzi, hogy a közeli spirálgalaxisokban és a Tejútrendszerben is megfigyelhető struktúrák már 12 milliárd évvel ezelőtt is léteztek” – mondja Francesca Rizzo, a németországi Max Planck Institut für Astrophysik PhD-hallgatója, a Nature-ben ma megjelent szakcikkben ismertetett kutatás vezetője. Úgy tűnik, a kutatók által tanulmányozott, SPT0418-47 katalógusjelű galaxisnak spirálkarjai nincsenek, de van legalább két, a Tejútrendszerre is jellemző része: forgó korong és központi dudor, a galaxis centruma körüli csillagok nagy és szoros csoportosulása. Ez az első alkalom, hogy az Univerzum történetének ilyen korai szakaszában figyelnek meg központi dudort, így az SPT0418-47 a legtávolabbi, Tejútrendszerre hasonlító galaxis.

„A legnagyobb meglepetés az, hogy a galaxis valójában szinte teljesen úgy néz ki, mint a közeli galaxisok, ellentmondva ezzel a modelleken és a korábbi, kevésbé részletes megfigyeléseken alapuló várakozásainknak” – magyarázza a cikk társszerzője, Filippo Fraternali (Kapteyn Instituut, Rijksuniversiteit Groningen, Hollandia). A korai Univerzumban a fiatal galaxisok még a formálódás fázisában voltak, így a kutatók azt várták, hogy még nincsenek bennük felismerhető, a Tejútrendszerhez hasonló, sokkal idősebb galaxisokra jellemző struktúrák, alakjuk még „kaotikus”.

Az SPT0418-47 katalógusjelűhöz hasonló távoli galaxisok tanulmányozása alapvető fontosságú annak megértéséhez, hogy miként alakultak ki és fejlődtek ezek az objektumok. Ez a galaxis olyan messze van, hogy fénye 12 milliárd év alatt ért el bennünket, így abban az állapotában látjuk, amikor az Univerzum kora a mainak még csak 10 százaléka volt. Vizsgálatával visszatekinthetünk abba a korszakba, amikor ezek a galaxiscsecsemők még éppen csak fejlődésnek indultak.

Mivel ezek a galaxisok nagyon-nagyon messze vannak, részletes megfigyelésük még a legnagyobb távcsövekkel is gyakorlatilag lehetetlen, annyira halványak és kicsi a szögátmérőjük. A csoport az akadályt egy közeli galaxist gravitációs lencseként használva küzdötte le, így az ALMA minden eddiginél részletesebb bepillantást nyújthatott a múltba. A gravitációslencse-hatás azt jelenti, hogy egy közelebbi galaxis gravitációs terében a távoli galaxis fénye elhajlik, így annak alakja eltorzul, de közben nagyítás és fényerősítés is fellép.

Mivel majdnem pontosan egy egyenesbe esnek velünk, a távoli galaxis szinte tökéletes fénygyűrűként jelenik meg a közelebbi, azt gravitációslencse-hatás következtében leképező galaxis körül. A kutatócsoport az ALMA adataiból egy új számítógépes modellezési eljárással rekonstruálta a távoli galaxis valódi alakját és a gáz mozgását benne. „Amikor először megláttam az SPT0418-47 rekonstruált képét, szinte el se akartam hinni: egy kincsesláda tárult fel előttünk” – lelkesedik Rizzo.

„Nagyon rejtélyes, amit találtunk: annak ellenére, hogy a csillagok keletkezési üteme gyors, és így nagy energiájú folyamatok helyszíne, az SPT0418-47 az egyik legrendezettebb galaxis, amelyet a korai Univerzumban valaha megfigyeltünk” – állítja a cikk másik társszerzője, Simona Vegetti, aki szintén a Max Planck Institut für Astrophysik munkatársa. „Az eredmény teljességgel váratlan, és fontos következményei vannak arra nézve, hogy miként gondolkodunk a galaxisok fejlődéséről.” A csillagászok ugyanakkor arra is felhívják a figyelmet, hogy bár az SPT0418-47-nek van korongja és vannak a ma látható spirálgalaxisokéhoz hasonló egyéb szerkezeti elemei, valószínűleg a Tejútrendszertől nagyon különböző objektummá fog fejlődni, és végül az Univerzumot ma benépesítő galaxisok másik típusa, elliptikus galaxis válik belőle.

A váratlan felfedezés arra utal, hogy a korai Univerzum talán mégsem annyira kaotikus, mint azt korábban gondoltuk, miközben számos kérdést felvet azzal kapcsolatban, hogy az ősrobbanást követően ilyen rövid idő alatt hogyan alakulhatott ki egy ennyire rendezett galaxis. Az ALMA-felfedezés azt a májusi bejelentést követi, amely szerint hasonló távolságban már észleltek nagy tömegű forgó galaxiskorongot. A gravitációslencse-hatásnak köszönhetően azonban az SPT0418-47 képe sokkal részletesebb, és a korongon kívül központi dudor is látszik benne, így sokkal jobban hasonlít a mai Tejútrendszerre, mint az említett korábbi felfedezés.

A közeljövő vizsgálatai – beleértve az ESO Rendkívül Nagy Távcsövének (Extremely Large Telescope, ELT) megfigyeléseit is – feltárhatják, hogy ezek a bébigalaxisok mennyire tipikusak valójában, és tényleg a vártnál kevésbé kaotikusak-e, új távlatokat nyitva ezzel a galaxisok fejlődésének kutatásában.

További információ

A kutatás eredményeit részletező szakcikk „ A dynamically cold disk galaxy in the early Universe” címmel a Nature-ben jelent meg (doi: 10.1038/s41586-020-2572-6).

A kutatócsoport tagjai: F. Rizzo (Max Planck Institut für Astrophysik, Garching, Németország [MPA]), S. Vegetti (MPA), D. Powell (MPA), F. Fraternali (Kapteyn Instituut, Rijksuniversiteit Groningen, Hollandia), J. P. McKean (Kapteyn Instituut / ASTRON), H. R. Stacey (MPA, Kapteyn Instituut / ASTRON) és S. D. M. White (MPA).

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, Írország, 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 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 hullámhossztartományban üzemelő csillagászati obszervatóriuma, és két égboltfelmérő távcső, az infravörös hullámhossztartományban működő VISTA és az optikai tartományban érzékeny VLT Égboltfelmérő Távcső. Szintén a Paranalon fogja elhelyezni és üzemeltetni az ESO a Déli Cserenkov Távcsőrendszert (CTAS), a világ legnagyobb és legérzékenyebb gammasugárzás-obszervatóriumát. 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

·      Szakcikk

·      Képek az ALMA-ról

·      Kutatóknak: Van érdekes eredménye? Küldje el nekünk!

Kapcsolat

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

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

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

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Telefon: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-mail: pio@eso.org

Connect with ESO on social media

Ez az ESO eso2013 sz. sajtóközleményének fordítása

A sajtóközleményről

Közlemény száma:eso2013hu
Név:SPT0418-47
Típus:Local Universe : Cosmology : Phenomenon : Lensing
Early Universe : Galaxy : Type : Spiral
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array

Képek

Az SPT0418-47 gravitációslencse-képe
Az SPT0418-47 gravitációslencse-képe
Az SPT0418-47 rekonstruált képe
Az SPT0418-47 rekonstruált képe
A gáz mozgása az SPT0418-47-ben
A gáz mozgása az SPT0418-47-ben

Videók

ESOcast 228 Light: A legtávolabbi, Tejútrendszerre hasonlító galaxist észlelte az ALMA
ESOcast 228 Light: A legtávolabbi, Tejútrendszerre hasonlító galaxist észlelte az ALMA
Az SPT0418-47 katalógusjelű távoli galaxis gravitációslencse-leképezése (vázlatos)
Az SPT0418-47 katalógusjelű távoli galaxis gravitációslencse-leképezése (vázlatos)
SPT0418-47: leképezettből rekonstruált kinézet
SPT0418-47: leképezettből rekonstruált kinézet

Tekintse meg