eso2013nb — Pressemelding

ALMA ser den fjerneste Melkevei-lignende galaksen så langt

Galaksen er forvrengt, og ses som en ring av lys på himmelen

12. august 2020

Astronomer som bruker Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), der European Southern Observatory (ESO) er en partner, har avslørt en ekstremt fjern og derfor veldig ung galakse som ser overraskende lik ut som Melkeveigalaksen vår. Galaksen er så langt unna at lyset har tatt mer enn 12 milliarder år å nå oss: vi ser den som den var da universet var bare 1,4 milliarder år gammelt. Den er også overraskende ukaotisk, og motsier teorier om at alle galakser i det tidlige universet var turbulente og ustabile. Denne uventede oppdagelsen utfordrer vår forståelse av hvordan galakser dannes, og gir ny innsikt i universets fortid.

«Dette resultatet representerer et gjennombrudd innen forskningen på galaksedannelse, og viser at strukturene vi observerer i spiralgalakser i nærheten og i Melkeveien vår allerede var på plass for 12 milliarder år siden», sier Francesca Rizzo, doktorgradsstudent fra Max Planck Institute for Astrophysics i Tyskland, som ledet forskningen publisert i Nature i dag. Selv om galaksen astronomene studerte, kalt SPT0418-47, ikke ser ut til å ha spiralarmer, har den minst to trekk som er typiske for Melkeveigalaksen vår: en roterende skive og en bul, den store gruppen av stjerner pakket tett rundt galaksens senter. Dette er første gang en bul blir observert så tidlig i universets historie, noe som gjør SPT0418-47 til den fjerneste Melkevei-ligende galaksen.

«Den store overraskelsen var å oppdage at denne galaksen faktisk er ganske lik galaksene i nærheten av oss, i strid med alle forventninger fra modellene og tidligere, mindre detaljerte observasjoner», sier medforfatter Filippo Fraternali fra Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen i Nederland. I det tidlige universet var unge galakser fremdeles i ferd med å dannes, så forskere forventet at galaksene ville være kaotiske og mangle de distinkte strukturene som er typiske for mer modne galakser som Melkeveien.

Det å studere fjerne galakser som SPT0418-47 er grunnleggende for vår forståelse av hvordan galakser dannet og utviklet seg. Denne galaksen er så langt unna at vi ser den da universet bare var 10 % av sin nåværende alder fordi det tok 12 milliarder år for lyset å komme fram til jorda. Ved å studere dette lyset, reiser vi tilbake til en tid da disse babygalaksene akkurat hadde begynte å utvikle seg.

Fordi disse galaksene er så langt unna, er det nesten umulig å gjøre detaljerte observasjoner av dem, selv med de kraftigste teleskopene, fordi galaksene ser så små og lyssvake ut. Teamet overvant denne hindringen ved å bruke en nærliggende galakse som et kraftig forstørrelsesglass – en effekt kjent som gravitasjonslinsing – slik at ALMA kan se inn i den fjerne fortiden i enestående detalj. Denne effekten går ut på at gravitasjonskraften fra den nærliggende galaksen forvrenger og bøyer lyset fra den fjerne galaksen, og får den til å vises deformert og forstørret.

Den gravitasjonslinsede, fjerne galaksen fremstår som en nesten perfekt lysring rundt den nærliggende galaksen, takket være at de ligger nesten nøyaktige på linje. Forskerteamet rekonstruerte den fjerne galaksens sanne form og bevegelsen av dens gass fra ALMA-data ved hjelp av en ny datamodelleringsteknikk. «Da jeg først så det rekonstruerte bildet av SPT0418-47, kunne jeg ikke tro det: en skattekiste åpnet seg», sier Rizzo.

«Det vi fant var ganske rart; til tross for å danne stjerner i et høyt tempo, og derfor å være stedet for svært energiske prosesser, er SPT0418-47 den mest velordnede galakseskiven som noen gang er observert i det tidlige universet», uttalte medforfatter Simona Vegetti, også fra Max Planck Institute for astrofysikk. «Dette resultatet er ganske uventet og har viktige konsekvenser for hvordan vi tror galakser utvikler seg.» Astronomene bemerker imidlertid at selv om SPT0418-47 har en skive og andre trekk som ligner på spiralgalakser vi ser i dag, forventer de at den vil utvikle seg til en galakse som er veldig forskjellig fra Melkeveien, nemlig en elliptisk galakse.

Denne uventede oppdagelsen antyder at det tidlige universet kanskje ikke er så kaotisk som man en gang trodde og oppdagelsen reiser mange spørsmål om hvordan en velordnet galakse kunne ha dannet seg så kort tid etter det store smellet. Dette ALMA-funnet følger oppdagelsen som ble kunngjort i mai av en massiv, roterende skive sett på lignende avstand. SPT0418-47 blir sett nærmere på, takket være linseeffekten, og har en bul i tillegg til en skive, noe som gjør den enda mer lik vår nåværende Melkeveigalakse enn galaksen som ble studert tidligere.

Fremtidige studier, inkludert med ESOs Extremely Large Telescope, vil forsøke å avdekke hvor typiske disse ‘baby’-skivegalaksene egentlig er, og om de ofte er mindre kaotiske enn forutsagt. Det vil åpne opp nye veier for astronomer å oppdage hvordan galakser utvikler seg på.

Mer informasjon

Denne studien ble presentert i den vitenskapelige artikkelen «A dynamically cold disk galaxy in the early Universe» i tidsskriftet Nature (doi: 10.1038/s41586-020-2572-6).

Teamet består av F. Rizzo (Max Planck Institute for Astrophysics, Garching, Tyskland [MPA]), S. Vegetti (MPA), D. Powell (MPA), F. Fraternali (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Nederland), J. P. McKean (Kapteyn Astronomical Institute and ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy), H. R. Stacey (MPA, Kapteyn Astronomical Institute and ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy) og S. D. M. White (MPA).

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) er et internasjonalt samarbeid mellom ESO, det amerikanske National Science Foundation (NSF), National Institutes of Natural Sciences (NINS) i Japan samt vertsnasjonen Chile. ALMA finansieres av ESO på vegne av organisasjonens medlemsland, av NSF i samarbeid med National Research Council (NRC) i Canada og National Science Council (NSC) i Taiwan, og av NINS i samarbeid med Academia Sinica (AS) i Taiwan og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Byggingen og driften av ALMA ledes av ESO på vegne av organisasjonens medlemsland, av National Radio Astronomy Observatory (NRAO), som styres av Associated Universities Inc. (AUI), på vegne av Nord-Amerika, og av National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) på vegne av Øst-Asia. Joint ALMA Observatory (JAO) står for den overordnede ledelse og administrasjon av byggefasen, oppstart og drift av ALMA.

ESO, European Southern Observatory, er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens desidert mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 16 land: Belgia, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italia, Nederland, Polen, Portugal, Spania, Storbritannia, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike, samt vertsnasjonen Chile og med Australia som en strategisk partner. ESOs ambisiøse virksomhet fokuserer på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg for å muliggjøre banebrytende vitenskapelige oppdagelser. ESO spiller også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning. ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. Ved Paranal har ESO oppført Very Large Telescope og det verdensledende Very Large Telescope Interferometer, samt de to kartleggingsteleskopene VISTA som observerer i infrarødt og VLT Survey Telescope som observerer i synlig lys. ESO er også en viktig partner i to fasiliteter ved Chajnantor, APEX og ALMA, som er nåtidens største astronomiprosjekt. På Cerro Armazones, ikke langt fra Paranal, er ESO i ferd med å bygge Extremely Large Telescope (ELT). Med en speildiameter på 39 meter vil dette bli det største «øye» i verden som ser opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Maria Hammerstrøm (oversetter & norsk pressekontakt)
Universitetet i Oslo
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

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

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

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

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

ESO i sosiale medier

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso2013 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO.

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso2013nb
Navn:SPT0418-47
Type:Local Universe : Cosmology : Phenomenon : Lensing
Early Universe : Galaxy : Type : Spiral
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array

Bilder

Gravitasjonslinset bilde av SPT0418-47
Gravitasjonslinset bilde av SPT0418-47
Rekonstruert bilde av SPT0418-47
Rekonstruert bilde av SPT0418-47
Gassbevegelser i SPT0418-47
Gassbevegelser i SPT0418-47

Videoer

ESOcast 228 Light: ALMA ser den fjerneste Melkevei-lignende galaksen så langt
ESOcast 228 Light: ALMA ser den fjerneste Melkevei-lignende galaksen så langt
Gravitasjonslinsing av den fjerne galaksen SPT0418-47 (skjematisk)
Gravitasjonslinsing av den fjerne galaksen SPT0418-47 (skjematisk)
SPT0418-47: fra gravitasjonslinset bilde til rekonstruert bilde
SPT0418-47: fra gravitasjonslinset bilde til rekonstruert bilde