Pressemeddelelse

Vi har set en meget fjern galaksehob blive født i det tidlige Univers

29. marts 2023

En gruppe astronomer har opdaget en enorm sky af varm gas i en galaksehob under dannelse omkring den galakse, som kaldes Spiderweb (Edderkoppespindet). Det er det fjerneste, vi indtil nu har opdaget denne slags varme gasser. Galaksehobe er nogle af de største objekter, vi kender til i Universet, og de nye resultater, som offentliggøres idag i tidsskriftet Nature, afslører hvor tidligt i Universets historie disse strukturer begynder at dannes. Opdagelsen er sket med ALMA - Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, som ESO er partner i.

 

Som navnet antyder indeholder galaksehobe et stort antal galakser - til tider tusindvis. De indeholder også store mængder af "intracluster medium" (ICM), som er gasarter i områderne imellem galakserne i hoben. Faktisk vejer gasserne betragteligt mere end selve galakserne gør tilsammen. Forskerne forstår meget af den fysik, som styrer galaksehobene, men der har til nu kun været få observationer af de tidligste faser i dannelsen af dette ICM.

Indtil nu har man kun studeret ICM i fuldt færdigdannede og nære galaksehobe. Det at kunne registrere ICM i fjerne protohobe - altså galaksehobe, som er under dannelse - vil kunne give forskerne oplysninger om de helt tidlige faser i hobenes dannelse. Et forskerhold ledet af Luca Di Mascolo, som er hovedforfatter til artiklen, som som forsker ved universitetet i Trieste i Italien er lykkedes med at finde ICM i en protohob fra Universets helt tidlige dage.

Galaksehobe er så tunge, at de kan fastholde gasser, som varmes op, når de falder ind imod hobene udefra. "Simuleringer af kosmologien har i et årti forudsagt, at der må findes varm gas i protohobene, men vi har manglet bekræftelsen fra observationer," forklarer Elena Rasia, som forsker ved Italian National Institute for Astrophysics (INAF) i Trieste, og som er medforfatter til artiklen. "I jagten på denne form for vigtige observationelle bekræftelser, har vi omhyggeligt udvalgt en af de mest lovende protohobe." Det drejer sig om Spiderweb-protohoben, som vi ser på et tidspunkt, hvor Universet blot var 3 milliarder år gammelt. På trods af, at det er en protohob, som er blevet mest grundigt observeret, har tilstedeværelsen af ICM været usikker. Det, at man har fundet en stor mængde varm gas i protohoben tyder på, at hoben er på vej til at blive til en rigtig langlivet galaksehob, istedet for at blive spredt ud igen.

Di Mascolos forskerhold har fundet ICM i Spiderweb-protohoben med hjælp af, hvad der kaldet den termiske Sunyaev-Zeldovich-effekt (SZ). Effekten forekommer når lys fra den kosmiske mikrobølgebaggrund - det, som er tilbage af stråling fra Big Bang - passerer igennem ICM. Når denne form for lys vekselvirker med de hurtige elektroner i den varme gas, optager lyset en smule energi, og dermed ændres farven, eller bølgelængden en smule. "I de rette bølgelængder fungerer SZ-effekten så så galaksehoben ses som en skyggevirkning på baggrund af den omgivende kosmiske mikrobølgefordeling," forklarer Di Mascolo.

Ved at udmåle disse skygger i den kosmiske mikrobølgebaggrund kan astronomerne derfor slutte, at den varme gas eksisterer, og man kan anslå dens samlede masse, og kortlægge dens udbredelse. "Takket være den helt usammenligneligt gode opløsningsevne og følsomhed, som ALMA har, er det anlæg det eneste, som for tiden kan foretage disse målinger, når det drejer sig om fjerne forstadier til tunge galaksehobe," siger Di Mascolo.

Astronomerne har fundet, at Spiderwebprotohoben indeholder et enormt lager af varm gas ved en temperatur på nogle få gange ti millioner grader Celcius. Der er tidligere også blevet fundet kold gas i denne protohob, men den varme gas, som er fundet i dette nye observationsprojekt, vejer tusindvis af gange mere. Opdagelsen viser, at Spiderwebprotohoben kan forventes at at blive til en tung galaksehob ved at indsamle mindst ti gange mere stof i løbet af de næste 10 milliarder år.

Tony Mroczkowski, som også er medforfatter, og som arbejder for ESO, forklarer at "systemet her viser store kontraster. Den varme del vil ødelægger meget af den kolde del, efterhånden som systemet udvikler sig, og vi ser, at den langvarige proces er i gang." Han slutter at "det giver os observationel bekræftelse af de teoretiske forudsigelser, som vi har kendt i nogen tid, angående dannelsen af de største objekter i Universet, som tyngdekræfterne holder sammen på."

De nye resultater danner basis for samarbejde imellem ALMA og ESOs kommende Extremely Large Telescope (ELT), og det vil "revolutionere studiet af strukturer af samme slags som Spiderweb," siger Mario Nonino, som er medforfatter og som forsker ved Triestes astronomiske observatorium. ELT og dets kommende nye instrumenter, som for eksempel  HARMONI og MICADO, vil kunne se ind i protohobene, og fortælle os om de galakser, som befinder sig i dem i stor detalje. Sammen med ALMAs muligheder for at finde ICM imens det er under dannelse, vil det give os et vigtigt spor til at forstår hvordan nogle af de største strukturer i det tidlige Univers er dannet.

Mere information

 

Forskningsresultaterne er offentliggjort i en artikel med titlen “Forming intracluster gas in a galaxy protocluster at a redshift of 2.16” i tidsskriftet Nature (doi: 10.1038/s41586-023-05761-x)

Forskerholdet består af Luca Di Mascolo (Astronomy Unit, University of Trieste, Italien [UT]; INAF – Osservatorio Astrofisico di Trieste, Italien [INAF Trieste]; IFPU – Institute for Fundamental Physics of the Universe, Italien [IFPU]), Alexandro Saro (UT; INAF Trieste; IFPU; INFN – Sezione di Trieste, Italien [INFN]), Tony Mroczkowski (European Southern Observatory, Tyskland [ESO]), Stefano Borgani (UT; INAF Trieste; IFPU; INFN), Eugene Churazov (Max-Planck-Institute für Astrophysik, Tyskland; Space Research Institute, Russia), Elena Rasia (INAF Trieste; IFPU), Paolo Tozzi (INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italien), Helmut Dannerbauer (Instituto de Astrofísica de Canarias, Spanien; Universidad de La Laguna, Spanien), Kaustuv Basu (Argel ander Institute for Astronomy, University of Bonn, Tyskland), Christopher L. Carilli (National Radio Astronomy Observatory, USA), Michele Ginolfi (ESO; Dipartimento di Fisica e Astronomia, University of Florence, Italien), George Miley (Leiden Observatory, Leiden University, Nederlandene), Mario Nonino (UT), Maurilio Pannella (UT; INAF Trieste; IFPU), Laura Pentericci (INAF – Osservatorio Astronomico di Roma, Italien), Francesca Rizzo (Cosmic Dawn Center, Danmark; Niels Bohr Institutet, Danmark)

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 (NSTC) 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.

Links

 

Kontakter

Ole J. Knudsen
ESON-Danmark, Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Mobil: 4059 4520
Email: eson-denmark@eso.org

Luca Di Mascolo
University of Trieste
Trieste, Italy
Email: luca.dimascolo@units.it

Tony Mroczkowski
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6174
Email: tony.mroczkowski@eso.org

Alexandro Saro
University of Trieste
Trieste, Italy
Email: asaro@units.it

Juan Carlos Muñoz Mateos
ESO Media Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6176
Email: press@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso2304 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.

Om pressemeddelelsen

Pressemeddelelse nr.:eso2304da
Navn:Spiderweb Galaxy
Type:Early Universe : Cosmology : Morphology : Large-Scale Structure
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2023Natur.615..809D

Billeder

Sunyaev-Zeldovich-effekten i protohoben Spiderweb
Sunyaev-Zeldovich-effekten i protohoben Spiderweb
Spiderweb protohoben
Spiderweb protohoben
Vidvinkeloptagelse af Spindelvævsgalaksen, set fra Jorden
Vidvinkeloptagelse af Spindelvævsgalaksen, set fra Jorden

Videoer

En fjern galaksehob under dannelse (ESOcast Light 259)
En fjern galaksehob under dannelse (ESOcast Light 259)
Sunyaev-Zeldovich-effekten i Spiderwebprotohoben
Sunyaev-Zeldovich-effekten i Spiderwebprotohoben
Sådan forestiller en tegner sig dannelsen af en protohob i det unge Univers
Sådan forestiller en tegner sig dannelsen af en protohob i det unge Univers