Pressmeddelande

ALMA upptäcker avlägsna galaxers jättelika reserver av turbulent gas

Fjärran stjärnfabriker belyser universums historia tack vare fynd av molekylen CH+

30 augusti 2017

Astronomer har använt teleskopet ALMA för att hitta reserver av turbulent men kall gas i det avlägsna universum. Upptäckten av molekylen CH+ hos galaxer där många stjärnor bildas samtidigt ger forskarna ett nytt fönster mot en viktig tid i kosmos historia. Molekylen vittnar om hur dessa stjärnfabriker lyckas med att förlänga produktionstakten. Forskningsresultaten publiceras i Nature.

Ett forskarlag som leds av Edith Falgarone vid Ecole Normale Supérieure och Parisobservatoriet, Frankrike, har med hjälp av ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) registrerat spår av molekylen CH+ [1] i avlägsna galaxer där många stjärnor bildas samtidigt, så kallade starburstgalaxer [2]. I fem av de galaxer som forskarna studerade, bland dem den kosmiska ögonfransen (eso1012; [3]), hittade de tydliga tecken av CH+. Med hjälp av upptäckten kan astronomer bättre förstå hur galaxer växer och hur en galax omgivningar ger bränslet ur vilket nya stjärnor kan bildas.

Martin Zwaan, astronom vid ESO, bidrog också till forskningsartikeln.

– CH+ är en spännande molekyl. Den behöver mycket energi för att kunna bildas, men den är också mycket reaktiv, vilket betyder att den är kortlivad och kan inte färdas långt. Därför spårar CH+ flödet av energi genom galaxer och deras omgivningar, säger han.

Ett sätt att tänka på detta är att föreställa sig att man är ombord på en båt i tropikerna en mörk natt då månen inte lyser. Runt båten samlas ibland mängder av självlysande plankton. Båtens rörelser orsakar turbulens i vattnet som också får planktonen att lysa. Det i sin tur visar upp de turbulenta områdena i det mörka havsvattnet. Molekylen CH+ bildas endast i gas där turbulenta rörelser dämpas. Därför berättar upptäckten om galaxers storskaliga energiförsörjning.

Signalen från CH+ avslöjar att i galaxerna finns täta chockvågor som har som kraftkälla heta, snabba galaxvindar med ursprung inuti de områden i galaxen där flest nya stjärnor föds. Vindarna blåser genom galaxen och trycker material ut ur den, men tack vare turbulensen i dessa rörelser kan en del av materialet åter falla mot galaxen under tyngdkraftens påverkan. Detta material samlas i vidsträckta, turbulenta reserver av sval gas med låg täthet, som kan sträcka sig mer än 30 000 ljusår från galaxens stjärnfabriker [4].

Upptäckten påverkar vår förståelse för dessa stjärnfabriker till galaxer, menar Edith Falgarone, förstaförfattare till den nya forskningsartikeln.

– Med hjälp av CH+ lär vi oss att energi lagras i gigantiska galaxstora vindar och slutar som turbulenta rörelser i reserver av kall gas som omger galaxen och som hittills inte kunnat ses. Våra forskningsresultat utmanar teorin om hur galaxer utvecklas. Genom att orsaka turbulensen i dessa gasreserver förlänger vindarna galaxernas starburstfas snarare än att släcka den.

Forskarna slår fast att galaxvindar inte räcker för att fylla på de nyupptäckta gasreserverna. Tillskott behövs, kanske när galaxer smälter samman eller genom de ännu osynliga strömmar av gas som förutspås av dagens teorier.

ESO:s forskningschef Rob Ivison är också medförfattare till artikeln.

– Den här upptäckten innebär ett stort steg framåt i vår förståelse av hur inflödet av materia regleras kring det unga universums mest ivriga starburstgalaxer. Det visar vad som kan uppnås när forskare från olika discipliner kommer samman för att utnyttja världens mest kraftfulla teleskop.

Noter

[1] CH+ eller methylidynium är en jon till molekylen CH. Den var bland de första tre molekylerna som upptäcktes i den interstellära rymden. Ända sedan upptäckten tidigt på 1940-talet har förekomsten av CH+ i den interstellära rymden varit ett mysterium på grund av att den är extremt reaktiv och försvinner snabbare än andra molekyler.

[2] I så kallade starburstgalaxer bildas stjärnor i mycket snabbare takt än mera måttfulla galaxer, som till exempel sådana som liknar Vintergatan. De är idealiska objekt för forskare som vill studera hur galaxer växer och växelverkan mellan gas, stoft, damm och galaxernas centrala svarta hål.

[3] ALMA mätte upp spektrat i varje galax. Ett spektrum är ett sätt att registrera ljus från till exempel en astronomisk källa och dela upp det i dess olika färger (eller våglängder), på samma sätt som regndroppar bildar en regnbåge. Då varje grundämne har ett eget “fingeravtryck” i ett spektrum kan sådana mätningar användas för att avgöra deras kemiska sammansättning.

[4] Dessa turbulenta gasreserver kan ha mycket gemensamt med de jättelika halor som omger avlägsna kvasarer.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel, Large turbulent reservoirs of cold molecular gas around high redshift starburst galaxies av E. Falgarone m. fl., som publiceras i Nature den 30 augusti 2017.

Forskarlaget består av E. Falgarone (Ecole Normale Supérieure och Observatoire de Paris, Frankrike), M.A. Zwaan (ESO, Tyskland), B. Godard (Ecole Normale Supérieure och Observatoire de Paris, Frankrike), E. Bergin (University of Michigan, USA), R.J. Ivison (ESO, Germany; University of Edinburgh, Storbritannien), P. M. Andreani (ESO, Tyskland), F. Bournaud (CEA/AIM, Frankrike), R. S. Bussmann (Cornell University, USA), D. Elbaz (CEA/AIM, Frankrike), A. Omont (IAP, CNRS, Sorbonne Universités, Frankrike), I. Oteo (University of Edinburgh, Storbritannien; ESO, Tyskland) samt F. Walter (Max-Planck-Institut für Astronomie, Tyskland).

ALMA är en internationell anläggning för astronomi och är ett samarbete mellan ESO, National Science Foundation i USA och Nationella instituten för naturvetenskap (NINS) i Japan i samverkan med Chile. ALMA stöds av ESO åt dess medlemsländer, av NSF i samarbete med Kanadas National Research Council (NRC) och Taiwans Nationella vetenskapsråd (NSC) samt av NINS i samarbete med Academia Sinica (AS) i Taiwan och Koreas Institut för astronomi och rymdforskning (KASI).

Byggandet och driften av ALMA leds av ESO åt dess medlemsstater; av National Radio Astronomy Observatory (NRAO), som förvaltas av Associated Universities, Inc. (AUI), på uppdrag av Nordamerika; och av National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) på uppdrag av Östasien. Joint ALMA Observatory (JAO) bidrar med enhetlig ledning och styrning av byggandet, driftsättning och drift av ALMA.

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 16 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Polen, 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 två kartläggningsteleskop. VISTA arbetar i infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop och VST (VLT Survey Telescope) är det största teleskopet som konstruerats enbart för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO är en huvudpartner i ALMA, världens hittills största astronomiska projekt. Och på Cerro Armazones, nära Paranal, bygger ESO det europeiska extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Forskningsartikel i Nature
• Foton av ALMA

Kontakter

Edith Falgarone
Ecole Normale Supérieure — Observatoire de Paris
Paris, France
Tel: +33 01 4432 3347
E-post: edith.falgarone@ens.fr

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
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 eso1727 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.