Pressemeddelelse

Fluor er fundet i den hidtil fjerneste galakse med stjernedannelse

4. november 2021

En ny opdagelse kaster lys på oprindelsen af grundstoffet fluor i Universet. Vi finder fluor i knogler og tænder i form af fluorid. Et forskerhold af astronomer har brugt ALMA til at finde grundstoffet i en galakse, som er så langt borte, at det har taget lyset fra den over 12 milliarder år at nå frem til os. Det er første gang at fluor er fundet i så fjern galakse, hvor der oven i købet foregår stjernedannelse.

"Vi kender alle stoffet fluor fordi den tandpasta, som vi bruger hver dag indeholder det i form af molekylet fluorid," siger Maximilien Franco fra University of Hertfordshire i UK. Han er hovedforfatter til den artikel, som offentliggøres idag i tidsskriftet Nature Astronomy. Ligesom de fleste andre grundstoffer i vore omgivelser dannes fluor inde i stjernerne, men indtil nu har vi ikke vidst præcist hvordan dette grundstof er dannet. "Vi vidste ikke engang hvilken type stjerner, der har dannet det meste af det fluor, som er i Universet!"

Franco og hans kolleger fandt fluor (i form af molekylet hydrogenfluorid) i de store skyer af gasarter i den fjerne galakse NGP-190387. Den ser vi som den så ud, da Universet var blot 1,4 milliarder år gammelt, altså omkring 10% af dets nuværende alder. I og med at stjerner udspyr de grundstoffer, som er dannet i deres kerneområder i slutningen af deres levetid, må denne opdagelse betyde, at de stjerner, som har dannet fluor har levet og døet hurtigt.

Forskerne mener, at Wolf–Rayetstjerner, er de mest sandsynlige steder hvor fluor er dannet. Det er meget tunge stjerner, som kun eksisterer nogle få millioner år - blot et øjeblik i Universets historie. Det er nødvendigt at tænke på denne stjernetype for at forklare de store mængder hydrogenfluorid, som er fundet, siger forskerne. Det er før blevet foreslået, at Wolf-Rayetstjerner er en mulig oprindelse for Universets fluor, men indtil nu har astronomerne ikke vidst hvor vigtige de har været for dannelsen af grundstoffet i det tidlige Univers.

"Vi har vist, at Wolf-Rayetstjerner, som er nogle af de tungeste stjerner, vi kender, og som kan slutte deres liv med voldsomme eksplosioner, er dem, som på sin vis hjælper os med at holde en god tandsundhed!" siger Franco med et smil.

Tidligere er der også blevet foreslået andre muligheder for, hvordan fluor dannes og spredes ud. Et eksempel er pulserende kæmpestore stjerner sent i deres tilværelse. De vejer op til nogle få gange mere end Solen, og kaldes stjerner i assymptotiske kæmpegren. Men forskerholdet her mener ikke at disse scenarier, som for nogles vedkommende tager milliarder af år, fuldt ud kan forklare mængderne af fluor i NGP-190387.

"I denne galakse tog det blot nogle gange ti eller hundrede millioner år at nå op på en fluorkoncentration, som er sammenlignelig med, hvad vi finder i vores egen Mælkevej, som er 13,5 milliarder år gammel. Det her er et totalt uventet resultat," siger Chiaki Kobayashi, som er professor ved Universitetet i Hertfordshire. "Vore målinger sætter en helt ny grænse for oprindelsen af fluor, som vi har studeret i to årtier."

Oldagelsen i NGP-190387 er den første registrering af fluor længere væk end i Mælkevejen og dens umiddelbare naboskab af galaker. Tidligere har astronomerne fundet grundstoffet i fjerne kvasarer, som er de klartlysende objekter, som får deres energi fra supertunge sorte huller i centeret af visse galakser. Men det her grundstof er aldrig før fundet i en galakse med stjernedannelse så tidligt i Universets historie.

Forskernes opdagelse af fluor var et uventet tilfælde, som har været muligt takket være brugen af observatorier både på Jorden og i rummet. NGP-190387 blev oprindeligt opdaget med den europæiske rumorganisation ESAs rumobservatorium Herschel, og den er senere observeret med ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array i Chile, hvor ESO er partner. Galaksen er usædvanligt klar på trods af dens store afstand. Data fra ALMA bekræftede, at den store lysstyrke, som NGP-190387 har delsvist skyldes, at der ligger en anden kendt meget tung galakse imellem den og os på Jorden, meget tæt ved den direkt synslinie. Denne tunge galakse har forstærket det lys, som Franco og hans medarbejdere har observeret, og det er det, som har gjort det muligt for dem at spore den svage stråling, som er udsendt for de mange milliarder år siden af fluor i NGP-190387.

Observationer af NGP-190387 i fremtiden med Extremely Large Telescope (ELT), som er ESOs nye flagskibsteleskop, som er under opførelse i Chile, og planlagt til at blive taget i brug senere i dette årti, kan afsløre yderligere hemmeligheder om denne galakse. "ALMA kan indfange stråling, som udsendes af kold interstellar gas og støv," siger Chentao Yang, som er ESO Fellow i Chile. "Med ELT vil vi kunne observere NGP-190387 i det direkte lys fra dens stjerner, og det vil give os afgørende oplysninger om forholdene for stjernerne i denne galakse."

Mere information

Forskningsresultaterne her er offentliggjort i en artikel med titlen "The ramp-up of interstellar medium enrichment at z > 4" i tidsskriftet Nature Astronomy.

Forskerholdet består af M. Franco (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, UK [CAR]), K. E. K. Coppin (CAR), J. E. Geach (CAR), C. Kobayashi (CAR), S. C. Chapman (Department of Physics and Atmospheric Science, Dalhousie University, Canada and National Research Council, Herzberg Astronomy and Astrophysics, Canada), C. Yang (European Southern Observatory, Chile), E. González-Alfonso (Universidad de Alcalá, Departamento de Física y Matematicas, Spanien), J. S. Spilker (Department of Astronomy, University of Texas at Austin, USA), A. Cooray (Department of Physics and Astronomy, University of California, Irvine, USA), M. J. Michałowski (Astronomical Observatory Institute, Faculty of Physics, Polen)

ESO er den fremmeste fællesnationale astronomiorganisation i Europa, og verdens langt mest produktive jordbaserede astronomiske observatorium. 16 lande er med i ESO: Belgien, Danmark, Finland, Frankrig, Irland, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig, og desuden værtsnationen Chile. Australien er med som strategisk partner. ESO har et ambitiøst program, som gør det muligt for astronomer at gøre vigtige videnskabelige opdagelser. Programmet har focus på design, konstruktion og drift af stærke jordbaserede observatorier. Desuden har ESO en ledende rolle i formidling og organisering af samarbejde omkring astronomisk forskning. ESO driver tre enestående observatorier i verdensklasse i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO VLT, Very Large Telescope, som er verdens mest avancerede observatorium for synligt lys, samt to oversigtsteleskoper. VISTA, som observerer i infrarødt, er verdens største oversigtsteleskop, og VLT Survey Teleskopet er det største teleskop bygget til at overvåge himlen i synligt lys. På Paranalobservatoriet kommer ESO også til at være vært for Cherenkov Telescope Array South, som bliver Verdens største og mest følsomme gammastråleobservatorium. ESO er en af de største partnere i de to anlæg på Chajnantorhøjsletten,  APEX og ALMA, som er Verdens største eksisterende astronomiprojekt. For tiden bygges ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje".

ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, er et internationalt astronomisk observatorium, med ESO, US National Science Foundation (NSF) og National Institutes of Natural Sciences (NINS) i Japan i samarbejde med Chile. ALMAs finansieres af ESO (Det europæiske sydobservatorium), NSF i samarbejde med Canadas National Research Council og National Science Council i Taiwan, og af NINS i samarbejde med Academia Sinica i Taiwan og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

Opbygning og drift af ALMA styres af ESO på vegne af medlemstaterne, af National Radio Observatory ved Associated Universities, Inc. på vegne af Nordamerika og af National Astronomical Observatory i Japan på vegne af Østasien. Organisationen Joint ALMA Observatory, JAO står for den fælles ledelse og styring af konstruktion og drift af ALMA.

University of Hertfordshire tilbyder den udslaggivende oplevelse af højere uddannelser til alle. Både universitetets studerende, stab og virksomhed opnår konstant deres fulde muligheder. Via undervisning af høj kvalitet, 550 studielinier, frontlinie forskningsprojekter og stærke partnerskaber med virksomheder, tænker de stort, skiller sig ud og påvirke positivt lokale, nationale og internationale samarbejder.

Links

• Forskningsartiklen i original
• Billeder af ALMA
• Videoer af ALMA
• Lær mere om ESOs Extremely Large Telescope
• For journalister: her kan du abonnere for at modtage vore pressemeddelelser under embargo på dit eget sprog
• For forskere: har du en god historie? Så send den til os

Kontakter

Ole J. Knudsen
ESON-Danmark, Stellar Astrophysics Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: 8715 5597, hjemmearbejdende 8654 2121
Mobil: 4059 4520
Email: eson-denmark@eso.org

Maximilien Franco
Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire
Hatfield, Hertfordshire, United Kingdom
Tel: +33-649956665
Email: m.franco@herts.ac.uk

Chiaki Kobayashi
Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire
Hatfield, Hertfordshire, United Kingdom
Tel: +44-7757116615
Email: c.kobayashi@herts.ac.uk

Chentao Yang
European Southern Observatory
Santiago, Chile
Tel: +56 2 2463 3053
Email: cyang@eso.org

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
Email: press@eso.org

Press Office
University of Hertfordshire
Hatfield, UK
Tel: +441707 285770
Email: news@herts.ac.uk

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso2115 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.