eso1633tr — Bilim Bülteni

ALMA'dan Hubble Ultra Derin Alan Keşfi

Evrenin erken dönemlerine ait en derin milimetre gözlemleri

22 Eylül 2016

Uluslararası gökbilimcilerden oluşan ekipler ilk kez Hubble Ultra Derin Alanı (HUDF) olarak simge haline gelen Evren'in uzak köşelerini keşfetmek için Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi'ni (ALMA) kullandı. Yeni ALMA gözlemleri sayesinde daha önce milimetre dalgaboylarında gerçekleştirilen taramalardan belirgin bir şekilde çok daha derin ve keskin görüntüler elde edildi. Genç gökadalardaki yıldız oluşum yoğunluğunun yıldızların toplam kütleleri ile yakından ilişkili olduğu açık bir şekilde gösterilmiş oldu. Ayrıca farklı zamanlardaki dönemlerde daha önce bilinmeyen yıldız-oluşumu gaz yoğunluğu takip edilerek, yaklaşık 10 milyar yıl önce gerçekleşen gökada oluşumundaki “Altın Çağ” üzerinde yeni bulgular elde edildi.

Yeni ALMA sonuçları Astrophysical Journal ve Kraliyet Gökbilim Derneği Monthly Notices dergilerinde bir dizi makale olarak yayınlandı. Sonuçlar ayrıca bu hafta Palm Springs, Kaliforniya, ABD’de düzenlenecek ALMA ile On Yılın Yarısı adlı konferansta sunulacak.

Derin-alan gözlemlerine öncülük eden NASA/ESA Hubble Uzay Teleskopu ile gerçekleştirilen Hubble Ultra Derin Alan görüntüleri 2004 yılında yayınlandı. Bu olağanüstü görüntüler o zamana kadarki en derin gözlem bölgelerini ortaya çıkardı ve Büyük Patlama’dan sadece bir milyar yıl sonraki gökada topluluklarını gözler önüne serdi. Bu bölge daha sonra Hubble ve diğer teleskoplar tarafından defalarca gözlendi ve Evren’in şimdiye kadarki en derin görüntüsü elde edildi.

Şimdi ALMA’yı kullanan gökbilimciler görünüşte dikkat çekmeyen ancak fazlaca gözlenen, uzak Evren’e açılan bu pencereyi ilk kez hem derinlemesine hem de keskin bir şekilde milimetre dalgaboyu aralığında taramaya başladı [1]. Bu sayede Evren’in erken dönemlerindeki gökdalarda bulunan gaz bulutları ve ılık tozdan yayılan ışımayı görebilecekler.

ALMA şimidye kadar HUDF bölgesini toplamda 50 saate kadar gözledi. Bu şimdiye kadar gökyüzünde tek bir bölge için ayrılan en uzun ALMA gözlem süresidir.

Jim Dunlop (Edinburgh Üniversitesi, Birleşik Krallık) liderliğindeki bir ekip HUDF kadar büyük bir bölgenin ilk derin, homojen ALMA görüntüsünü almak için ALMA’yı kullandı. Bu veriler sayesinde Hubble ve diğer tesislerce daha önceden gözlenmiş olan gökadalar açık bir şekilde eşleştirilmiş oldu.

Bu çalışmayla ilk kez Evren’in ilk dönemlerinde yüksek kırmızıya-kayma oranına sahip bir gökadadaki yıldız kütlesinin, yıldız oluşumu yoğunluğunun en iyi göstergesi olduğu açık bir şekilde gösterildi. Büyük kütleli gökadaların tümü tespit edilirken [2] geride gözlenecek bir nesne kalmadı.

Derin alan görüntüleme makalesinin baş yazarı Jim Dunlop çalışmanın önemini şöyle özetliyor: “Bu heyecan verici bir sonuç. İlk kez uzak Evren’in Hubble ile alınan görünür ve mor-ötesi ışığını ve ALMA ile alınan uzak-kırmızı-ötesi/milimetre Evren görüntüsü ile düzgün bir şekilde birleştirdik.

Şili, Santiyago’daki Diego Portales Üniversitesi Gökbilim Merkezi’nden Manuel Aravena ve Almanya, Heidelberg’de bulunan Max Planck Gökbilim Enstitüsü’nden Fabian Walter liderliğindeki ikinci ekip toplam HUDF alanının altıda biri boyunca daha derin bir tarama gerçekleştirdi [3].

İlk kez özel bir bölgeye odaklanmadan, erken Evren’deki soğuk gazın üç boyutlu gözlemlerini gerçekleştirdik,” diyor araştırma ekibinin üyesi ve ABD, New Mexico, Socorro’daki Ulusal Radyo Gökbilim Gözlemevi’nden (NRAO) gökbilimci Chris Carilli. “Bu sayede herhangi bir derin gökyüzü taramasında açıkça görülmeyen gökada toplulukları keşfettik.[4]

Yeni ALMA gözlemlerinden bazıları yıldız oluşumu için uygun olan karbon monoksit açısından zengin gökadaları tespit edilmek üzere düzenlendi. Bu moleküler gaz depoları gökadalardaki yıldız oluşum etkinliğini düzenliyor olsalar da, Hubble ile gözlenebilmeleri zordur. Diğer yandan ALMA gökada oluşumu ve evrimi sürecindeki “kayıp kısmı” ortaya çıkarabilecek güçtedir.

Yeni ALMA sonuçları zamanda geriye baktığımızda gökadalarda aniden yükselen gaz içeriğine işaret ediyor,” diye ekliyor iki makalenin baş yazarı Manuel Aravena (Diego Portales Üniversitesi Gökbilim Merkezi, Santiyago, Şili). “Artan bu gaz içeriği yaklaşık 10 milyar yıl önce gökada oluşumunda gerçekleşen artış dönemindeki yıldız oluşumu oranlarının kökeni gibi görünüyor.

Bugün açıklanan sonuçlar ALMA ile uzak Evren’in gelecekteki gözlemlerinin sadece başlangıcına işaret ediyor. Örneğin, 150-saat olarak planlanan HUDF gözlem kampanyası Evrenin yıldız oluşum potansiyelini biraz daha aydınlatmaya yarayacak.

Bu kayıp yıldız-oluşum maddesi hakkındaki bilgilerimizi tamamladığımızda, gelecek Büyük ALMA Programı ile Hubble Ultra Derin Alan’ında simge haline gelen gökadaları daha iyi anlayabileceğiz.” diyor son olarak Fabian Walter.

Notlar

[1] Gökbilimciler HUDF’deki alanı özel olarak seçtiler. Güney gökküresi takımyıldızlarından Ocak doğrultusunda olan bölge bu sayede güney yarımküredeki yer-konuşlu ALMA gibi teleskopların gözlem alanına girmiş oldu ve uzak Evren hakkındaki bilgilerimizin güncellenmesi hedeflendi.

Optik bölgede görülemeyen derin Evren gözlemleri ALMA’nın birincil bilimsel hedeflerinden biriydi.

[2] Burada “yüksek kütle” Güneş’ten 20 milyar kat daha büyük (2*1010 Güneş kütlesi) yıldızsal kütleye sahip gökadalar anlamında kullanılmıştır. Karşılaştırmak gerekirse, Samanyolu büyük bir gökada olup, yaklaşık olarak 100 milyar güneş kütlesindedir.

[3] Gökyüzünün bu bölgesi Yeryüzü’nden görülen Dolunay diskinin yüzey alanından yedi yüz kat daha küçüktür. HUDF’nin en heyecan verici yönlerinden biri de gökyüzünün bu kadar küçük bir kesiminde bulunan çok sayıdaki gökadalardı.

[4] ALMA’nın elektromanyetik tayfta Hubble’dan tamamen farklı olarak ortaya çıkan yeteneği gökbilimcilerin büyük kütleli yıldız-oluşum bulutları ve görünür ışıkta gözlenemeyen ancak milimetre dalgaboylarında görünür hale gelen oldukça sönük nesneler gibi farklı türdeki gökbilimsel nesnelerin gökbilimcilerce çalışılabilmesini sağlamaktadır.

Araştırmada “kör” (blind) ifadesinin yer alması özel olarak herhangi bir nesneye odaklanılmadığı anlamında kullanılmıştır.

HUDF’nin yeni ALMA gözlemleri iki farklı ancak tamamlayıcı türde veriler içermektedir: sürekli gözlemler; ki bu tozdan yayılan salınımı ve yıldız oluşumunu ortaya çıkarmaktadır, diğer yandan yıldız oluşumuna yakıt sağlayan soğuk moleküler gazın araştırıldığı tayfsal salma çizgi taraması da yapılmaktadır. İkinci taramada özellikle önemlidir, çünkü Evren’in genişlemesi nedeniyle uzak nesnelerden gelen ışığın kırmızıya kayma oranı hakkında bilgiler içermektedir. Daha büyük kırmızıya kayma nesnenin daha uzakta yer aldığı ve zamanda daha geriye bakıldığı anlamına gelmektedir.  Bu sayede gökbilimciler kozmik zaman ölçeğinde yıldız-oluşum gazının üç boyutlu bir haritasını çıkarabilmektedirler.

Daha fazla bilgi

Bu araştırma aşağıdaki makalelerde sunulmuştur:

  1. J. Dunlop ve arkadaşlarınca kaleme alınan “A deep ALMA image of the Hubble Ultra Deep Field” başlıklı Kraliyet Gökbilim Derneği'nin Monthly Notices adlı dergisinde yayınlanan makale.
  2. M. Aravena ve arkadaşlarınca kaleme alınan “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Search for the [CII] Line and Dust Emission in 6 < z < 8 Galaxies” başlıklı  Astrophysical Journal adlı dergide yayınlanan makale
  3. “R. Decarli ve arkadaşlarınca kaleme alınan “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Molecular Gas Reservoirs in High-Redshift Galaxies” başlıklı Astrophysical   Journal adlı dergide yayınlanan makale.
  4. R. Decarli ve arkadaşlarınca kaleme alınan “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: CO Luminosity Functions and the Evolution of the Cosmic Density of Molecular Gas” başlıklı Astrophysical Journal adlı dergide yayınlanan makale.
  5. M. Aravena ve arkadaşlarınca kaleme alınan “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Continuum Number Counts, Resolved 1.2-mm Extragalactic Background, and Properties of the Faintest Dusty Star Forming Galaxies” başlıklı Astrophysical Journal adlı dergide yayınlanan makale.
  6. F. Walter ve arkadaşlarınca kaleme alınan “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Survey Description” başlıklı Astrophysical Journal adlı dergide yayınlanan makale.
  7. R. Bouwens ve arkadaşlarınca kaleme alınan “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: the Infrared excess of UV-selected z= 2-10 Galaxies as a Function of UV-continuum Slope and Stellar Mass” başlıklı Astrophysical Journal adlı dergide yayınlanan makale.
  8. C. L. Carilli ve arkadaşlarınca kaleme alınan “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Implication for spectral line intensity mapping at millimeter wavelengths and CMB spectral distortions” başlıklı Astrophysical Journal adlı dergide yayınlanan makale.

Araştırma ekiplerinde: M. Aravena (Núcleo de Astronomía, Universidad Diego Portales, Santiago, Şili), R. Decarli (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Almanya), F. Walter (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Germany; Astronomy Department, California Institute of Technology, ABD; NRAO), Pete V. Domenici (Array Science Center, ABD), R. Bouwens (Leiden Observatory, Leiden, Hollanda; UCO/Lick Observatory, Santa Cruz, ABD), P.A. Oesch (Astronomy Department, Yale University, New Haven, ABD), C.L. Carilli (Leiden Observatory, Leiden, Hollanda; Astrophysics Group, Cavendish Laboratory, Cambridge, BK F.E. Bauer (Instituto de Astrofísica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Şili; Millennium Institute of Astrophysics, Chile; Space Science Institute, Boulder, USA), E. Da Cunha (Research School of Astronomy and Astrophysics, Australian National University, Canberra, Avustralya; Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Hawthorn, Avustralya), E. Daddi (Laboratoire AIM, CEA/DSM-CNRS-Université Paris Diderot, Orme des Merisiers, Fransa), J. Gónzalez-López (Instituto de Astrofísica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Şili), R.J. Ivison (European Southern Observatory, Garching bei München, Almanya; Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, BK), D.A. Riechers (Cornell University, 220 Space Sciences Building, Ithaca, ABD), I. Smail (Institute for Computational Cosmology, Durham University, Durham, BK), A.M. Swinbank (Institute for Computational Cosmology, Durham University, Durham, BK), A. Weiss (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Almanya), T. Anguita (Departamento de Ciencias Físicas, Universidad Andrés Bello, Santiago, Şili; Millennium Institute of Astrophysics, Şili), R. Bacon (Université Lyon 1, Saint Genis Laval, Fransa), E. Bell (Department of Astronomy, University of Michigan, ABD), F. Bertoldi (Argelander Institute for Astronomy, University of Bonn, Bonn, Almanya), P. Cortes (Joint ALMA Observatory - ESO, Santiago, Şili; NRAO, Pete V. Domenici Array Science Center, ABD), P. Cox (Joint ALMA Observatory - ESO, Santiago, Şili), J. Hodge (Leiden Observatory, Leiden, Hollanda), E. Ibar (Instituto de Física y Astronomía, Universidad de Valparaíso, Valparaiso, Şili), H. Inami (Université Lyon 1, Saint Genis Laval, Fransa), L. Infante (Instituto de Astrofísica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Şili), A. Karim (Argelander Institute for Astronomy, University of Bonn, Bonn, Almanya), B. Magnelli (Argelander Institute for Astronomy, University of Bonn, Bonn, Almanya), K. Ota (Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge, Cambridge, BK; Cavendish Laboratory, University of Cambridge, BK), G. Popping (European Southern Observatory, Garching bei München, Almanya) P. van der Werf (Leiden Observatory, Leiden, Hollanda), J. Wagg (SKA Organization, Cheshire, BK), Y. Fudamoto (European Southern Observatory, Garching bei München, Almanya; Universität-Sternwarte München, München, Almanya), D. Elbaz (Laboratoire AIM, CEA/DSM-CNRS-Universite Paris Diderot, Fransa), S. Chapman (Dalhousie University, Halifax, Nova Scotia, Kanada), L.Colina (ASTRO-UAM, UAM, Unidad Asociada CSIC, İspanya), H.W. Rix (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Almanya), Mark Sargent (Astronomy Centre, University of Sussex, Brighton, BK), Arjen van der Wel (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Almanya)

K. Sheth (NASA Headquarters, Washington DC, ABD), Roberto Neri (IRAM, Saint-Martin d’Hères, Fransa), O. Le Fèvre (Aix Marseille Université, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Marseille, Fransa), M. Dickinson (Steward Observatory, University of Arizona, ABD), R. Assef (Núcleo de Astronomía, Universidad Diego Portales, Santiago, Şili), I. Labbé (Leiden Observatory, Leiden University, Hollanda), S. Wilkins (Astronomy Centre, University of Sussex, Brighton, BK), J.S. Dunlop (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Birleşik Krallık), R.J. McLure (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Birleşik Krallık), A.D. Biggs (ESO, Garching, Almanya), J.E. Geach (University of Hertfordshire, Hatfield, Birleşik Krallık), M.J. Michałowski (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Birleşik Krallık), W. Rujopakarn (Chulalongkorn University, Bangkok, Tayland), E. van Kampen (ESO, Garching, Almanya), A. Kirkpatrick (University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, ABD), A. Pope (University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, ABD), D. Scott (University of British Columbia, Vancouver, British Columbia, Kanada), T.A. Targett (Sonoma State University, Rohnert Park, California, ABD), I. Aretxaga (Instituto Nacional de Astrofísica, Optica y Electronica, Meksika), J.E. Austermann (NIST Quantum Devices Group, Boulder, Colorado, ABD), P.N. Best (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Birleşik Krallık), V.A. Bruce (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Birleşik Krallık), E.L. Chapin (Herzberg Astronomy and Astrophysics, National Research Council Canada, Victoria, Kanada), S. Charlot (Sorbonne Universités, UPMC-CNRS, UMR7095, Institut d’Astrophysique de Paris, Paris, Fransa), M. Cirasuolo (ESO, Garching, Almanya), K.E.K. Coppin (University of Hertfordshire, College Lane, Hatfield, Birleşik Krallık), R.S. Ellis (ESO, Garching, Almanya), S.L. Finkelstein (The University of Texas at Austin, Austin, Texas, ABD), C.C. Hayward (California Institute of Technology, Pasadena, California, ABD), D.H. Hughes (Instituto Nacional de Astrofísica, Optica y Electronica, Meksika), S. Khochfar (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Birleşik Krallık), M.P. Koprowski (University of Hertfordshire, College Lane, Hatfield, Birleşik Krallık), D. Narayanan (Haverford College, Haverford, Pennsylvania, ABD), C. Papovich (Texas A & M University, College Station, Texas, ABD), J.A. Peacock (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Birleşik Krallık), B. Robertson (University of California, Santa Cruz, Santa Cruz, California, ABD), T. Vernstrom (Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics, University of Toronto, Toronto, Ontario, Kanada), G.W. Wilson (University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, ABD) ve M. Yun (University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, ABD) yer almaktadır.

Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi (ALMA) uluslar-arası bir gökbilim tesisidir ve Şili Cumhuriyeti ile işbirliğinde bir ESO, ABD Ulusal Bilim Vakfı (NSF) ve Japonya Doğa Bilimleri Ulusal Enstitüleri (NINS) ortaklığıdır. ALMA Avrupa'da Üye Ülkeler adına ESO tarafından, NSF ile Kanada Ulusal Araştırma Vakfı (NRC) tarafından, Tayvan Ulusal Bilim Konseyi (NSC) ve Tayvan Sinica Akademisi (AS) tarafından, NINS ve Kore Gökbilim ve Uzay Bilimleri Enstitüsü (KASI) işbirliği ile finanse edilmektedir.

ALMA'nın yapımı ve işletilmesi Avrupa kısmında Üye Ülkeler adına ESO tarafından, Kuzey Amerika kısmında Üniversiteler Birliği Kuruluşu (AUI) tarafından yönetilen Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi (NRAO) tarafından, Doğu Asya kısmında Japonya Ulusal Gökbilim Gözlemevi (NAOJ) tarafından yürütülmektedir. Birleşik ALMA Gözlemevi (JAO), birleştirilmiş liderliği ve ALMA'nın oluşturulması, idaresi ve işletilmesinin yönetimini sağlamaktadır.

Avrupa Güney Gözlemevi ESO, Avrupa'daki en önemli hükümetler-arası gökbilim kuruluşudur ve dünyanın en üretken gökbilim gözlemevidir. 16 ülke tarafından desteklenmektedir: Avusturya, Belçika, Brezilya, Çek Cumhuriyeti, Danimarka, Finlandiya, Fransa, Finlandiya, Almanya, İtalya, Hollanda, Polonya, Portekiz, İspanya, İsveç, İsviçre ve İngiltere. Tasarıma, inşaya ve önemli bilimsel keşiflere olanak sağlayan güçlü yer tabanlı gözlem faaliyetlerine odaklanan iddialı bir program yürütmektedir. ESO ayrıca gökbilim araştırmalarında teşvik edici ve düzenleyici bir dayanışma konusunda öncü bir rol oynamaktadır. ESO Şili'nin Atacama Çölü bölgesinde benzeri olmayan üç adet birinci sınıf gözlem yerleşkesi işletmektedir: La Silla, Paranal ve Chajnantor. ESO Paranal'da dünyanın en gelişmiş optik gökbilim gözlemevi olan Çok Büyük Teleskop'u (Very Large Telescope), ve iki tarama teleskopu işletmektedir. Kırmızı ötesi gözlem teleskopu VISTA dünyanın en büyük tarama teleskopudur ve VLT tarama teleskopu (VST) ise sadece görünür ışıkta gökyüzünü taramak için tasarlanan dünyanın en büyük teleskopudur. ESO var olan en büyük gökbilim projesi ve devrimsel gökbilim teleskopu ALMA'nın ana ortağıdır. ESO şu anda Paranal civarındaki Cerro Armazones’te 39-metre çaplı "gökyüzünü izleyen dünyanın en büyük gözü" olacak Avrupa Aşırı Büyük Teleskopu, E-ELT'yi inşa etmektedir.

ESO Basın Bültenlerinin çevirileri ESO Bilim Toplum Ağı’nda (ESON) bulunan ESO üyesi ve diğer ülkelerdeki bilim toplum uzmanları ve bilim iletişimcileri tarafından gerçekleştirilmektedir. ESON Türkiye çeviri ekibinde Ankara Üniversitesi (Ankara), Çağ Üniversitesi (Mersin), Başkent Üniversitesi (Ankara), İstanbul Üniversitesi (İstanbul), İzmir Yüksek Teknoloji Üniversitesi (İzmir) ve Max Planck Yer-Ötesi Fiziği Enstitüsü’nden (Almanya) uzman kişiler yer almaktadır.

 

Bağlantılar

İletişim

Arif Solmaz
Çağ Üniversitesi - Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi
Mersin, Türkiye
Tel: +90 324 651 48 00 (1250)
Cep: +90 538 614 29 38
E-posta: arif.solmaz@gmail.com

James Dunlop
University of Edinburgh
Edinburgh, United Kingdom
E-posta: jsd@roe.ac.uk

Fabian Walter
Max-Planck Institut für Astronomie
Heidelberg, Germany
E-posta: walter@mpia.de

Manuel Aravena
Núcleo de Astronomía, Facultad de Ingeniería, Universidad Diego Portales
Santiago, Chile
E-posta: manuel.aravenaa@mail.udp.cl

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Cep: +49 151 1537 3591
E-posta: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Bu bir ESO Basın Bülteni çevirisidir eso1633.

Görüntüler

ALMA probes the Hubble Ultra Deep Field
ALMA probes the Hubble Ultra Deep Field
sadece İngilizce
ALMA probes the Hubble Ultra Deep Field
ALMA probes the Hubble Ultra Deep Field
sadece İngilizce
The Hubble eXtreme Deep Field
The Hubble eXtreme Deep Field
sadece İngilizce
ALMA deep view of part of the Hubble Ultra Deep Field
ALMA deep view of part of the Hubble Ultra Deep Field
sadece İngilizce
ALMA deep view of part of the Hubble Ultra Deep Field
ALMA deep view of part of the Hubble Ultra Deep Field
sadece İngilizce

Videolar

ALMA probes the Hubble Ultra Deep Field
ALMA probes the Hubble Ultra Deep Field
sadece İngilizce

Ayrıca görüntüleyin...