Pressmeddelande

Sakta men säkert: så växer galaxer

13 oktober 2010

Med hjälp av nya observationer gjorda med ESO:s VLT har astronomer lyckats bevisa att unga galaxer kan växa genom att suga in omgivande gas och använda den som bränsle för att skapa mängder av nya stjärnor. Detta kan ge svar på en av de hetaste frågorna inom den moderna astrofysiken: varför den typiska galaxen gick dramatiskt upp i vikt under de första miljarder åren efter big bang. Forskningsresultaten presenteras i veckans nummer av tidskriften Nature.

De allra första galaxerna bildades kom till innan universum hade funnits i en miljard år och var mycket mindre än de gigantiska stjärnsamlingar ‒  som till exempel Vintergatan ‒ som är vanliga nu för tiden. På något sätt har alltså galaxers medelstorlek ökat när universum utvecklats. Galaxer krockar ofta med varandra, och när detta händer är det vanligt att de smälter samman till större system. Denna process är visserligen ett viktigt sätt för galaxer att bli större, men forskare tror att det finns ett annat, lugnare, sätt för galaxer att växa.

Ett europeiskt forskarlag av astronomer använde ESO:s VLT för att testa den annorlunda idén att unga galaxer också kan växa genom att suga in strömmar av kallt väte och helium och ur gasflödet bilda nya stjärnor. I det tidiga universum var det vanligt med storskaliga stråk av så kallad primitiv gas, som bildats i själva big bang. Såsom ett företag kan växa genom att antingen slås ihop med andra företag eller genom att anställa mer personal så kan kanske unga galaxer också växa på två sätt ‒ genom sammansmältning med andra galaxer eller genom att fånga upp gas från omgivningen.

Giovanni Cresci (Osservatorio Astrofisico di Arcetri) leder teamet bakom upptäckten.
‒ De nya resultaten från VLT är de första direkta bevisen att den här uppfångningen av den primitiva gasen verkligen hände och att tillräckligt mycket fångades upp för att livlig stjärnbildning skulle sätta igång. De visar också att denna process var viktig för hur stora galaxer kunde växa till sig i det tidiga universum, säger han.

Upptäckten kommer att påverka vår förståelse för hur universum har utvecklats från den stora smällen till nu. Teorier för hur galaxer bildas och utvecklats kan komma att behöva omarbetas.

Forskarlaget började med att välja ut tre mycket avlägsna galaxer för att se om de kunde finna bevis för att den primitiva gasen i galaxernas omgivning strömmade in i galaxerna och därmed fick nya stjärnor att födas. De valde galaxerna noggrant för att säkerställa att de inte var störda av tyngdkrafter från närliggande galaxer. De utvalda galaxerna var jämnt roterande och skivformade, precis som vår egen Vintergata. Observationerna visade dem vid en tidpunkt då universum var två miljarder år gammalt (det motsvarar en ungefärlig kosmologisk rödförskjutning på tre).

I universum av idag har galaxer egenskapen att tunga grundämnen [1] är vanligare i mitten än i deras utkanter. Men när Crescis forskarlag kartlade de utvalda galaxerna med instrumentet SINFONI på VLT [2] så kunde de se något mycket spännande. I alla tre galaxerna fanns det ett område, helt nära mitten, där kraftfull stjärnbildning pågick men där det var brist på tunga grundämnen. Detta tydde på att det var den primitiva gasen i galaxens omgivning - där tunga grundämnen saknas - som ligger bakom stjärnbildningen. Observationen gav forskarna ett otvetydigt bevis för att unga galaxer kan fånga upp primitiv gas och använda den till att skapa nya generationer av stjärnor.

‒ Projektet hade varit omöjligt att utföra utan en enastående prestation av SINFONI på VLT. SINFONI har öppnat ett nytt fönster genom vilket vi kan studera kemiska egenskaper hos avlägsna galaxer. Utöver att förse oss med information om de två rumsdimensionerna, kan SINFONI ge oss tillgång till en tredje, spektral, dimension, där vi kan se hur gasen rör sig inuti galaxer och studera dess kemiska sammansättning, avslutar Giovanni Cresci.

Noter

[1] Det tidiga universum var fyllt av gas bestående nästan uteslutande av väte och helium. Den första generationen stjärnor bearbetade detta primitiva material och skapade tyngre grundämnen som syre, kväve och kol genom kärnfusion.  När ämnena sedan slungades ut i rymden igen av intensiva vindar från unga, tunga stjärnor och av supernovaexplosioner ökade gradvis andelen tunga grundämnen i galaxerna. För astronomer räknas alla grundämnen förutom väte och helium som “tunga”.

[2] Genom att med kraftfulla teleskop och spektrografer noggrant dela upp det svaga ljuset från en avlägsen galax i dess olika färger kan astronomer identifiera signaturerna av olika kemiska föreningar mäta halten av tunga grundämnen. Med den tredimensionella spektrografen SINFONI på VLT kan astronomerna få ut ännu mer information eftersom den kan observera ett spektrum för olika delar av objektet på samma gång. Detta gör det möjligt att skapa en karta över mängden av tunga grundämnen som finns i olika delar av en galax och dessutom avgöra var i galaxen det bildas mest stjärnor.

Mer information

Forskningen presenteras i Nature-artikeln, Gas accretion in distant galaxies as the origin of chemical abundance gradients, av Cresci m. fl., som släpps den  14 oktober 2010.

Forskarlaget består av G. Cresci (Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italien), F. Mannucci (Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italien), R. Maiolino (INAF, Osservatorio Astronomico di Roma, Italien), A. Marconi (Universitá di Firenze, Italien), A. Gnerucci (Universitá di Firenze, Italien) och L. Magrini (Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italien).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 14 länder: Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och VISTA, det största kartläggningsteleskopet. ESO bidrar dessutom till ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och världens hittills största astronomiska projekt. ESO planerar för närvarande bygget av ett 42-meters europeiskt extremt stort teleskop för synligt och infrarött ljus, E-ELT, som kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Forskningsartikeln

Kontakter

Giovanni Cresci
Osservatorio Astrofisico di Arcetri
Italy
Tel: +39 055 275 2230
Mobil: +39 335 680 3756
E-post: gcresci@arcetri.astro.it

Douglas Pierce-Price
ESO
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6759
E-post: dpiercep@eso.org

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey telescopes Public Information Officer
Garching, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
E-post: rhook@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1040 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.