In einem Szenario, in dem Millionen von Jahren als kurze Zeitspanne betrachtet werden, sind Stunden kaum ein Wimpernschlag. Während es zehn Jahre oder länger dauern kann, eine Gruppe von Galaxien mit einem Minimum an Details für Teleskope auf der ganzen Welt zu beobachten, war das Atcama-Teleskop mit großem Millimeter / Submillimeter-Array (ALMA) in der Lage, diese Aufgabe mit erstaunlicher Geschwindigkeit zu erledigen. Innerhalb weniger Stunden hat sich ein Team von Astronomen, die dieses supermächtige Teleskop verwenden, an der Stelle von über hundert sternbildenden Galaxien im frühen Universum niedergelassen.
Es war einmal, dass in frühen Galaxien, die reich an kosmischem Staub waren, große Mengen an Sternen geboren wurden. Das Studium dieser Galaxien ist für unser Verständnis der galaktischen Bildung und Evolution unerlässlich - im sichtbaren Licht hat es sich jedoch als schwierig erwiesen, da der Staub, der die Sternentstehung unterstützt, auch die Galaxien verhüllt, in denen sie gebildet werden. Dank Teleskopen wie ALMA können wir diese Galaxien jedoch identifizieren und beobachten, indem wir uns auf längere Wellenlängen konzentrieren. Licht, das etwa einen Millimeter einfällt, ist der perfekte Spielplatz für solche Studien.
„Astronomen haben über ein Jahrzehnt auf solche Daten gewartet. ALMA ist so mächtig, dass es die Art und Weise, wie wir diese Galaxien beobachten können, revolutioniert hat, obwohl das Teleskop zum Zeitpunkt der Beobachtungen noch nicht vollständig fertiggestellt war “, sagte Jacqueline Hodge (Max-Planck-Institut für Astronomie, Deutschland), Hauptautorin des Papiers mit den ALMA-Beobachtungen.
Woher wissen wir, wo sich diese Galaxien befinden? Mithilfe des ESO-betriebenen Atacama Pathfinder Experiment-Teleskops (APEX) konnten Astronomen diese staubverdeckten Ziele bis zu einem gewissen Grad kartieren. APEX konzentrierte seine Fähigkeiten auf einen Himmelsbereich von der Größe des Vollmonds im Sternbild Fornax. Die Studie - Chandra Deep Field South - wurde von einer Vielzahl von Teleskopen aufgenommen, die sich sowohl hier auf der Erde als auch im Weltraum befinden. Hier wurde APEX die Lokalisierung von 126 staubigen Galaxien zugeschrieben. Diese Bilder sind jedoch nicht alles, was sie sein könnten. Sternentstehungsbereiche erschienen als Blobs und konnten manchmal bessere Bilder, die bei anderen Wellenlängen aufgenommen wurden, außer Kraft setzen. Durch die Verwendung von ALMA wurden diese Beobachtungen erweitert, wodurch die Auflösung im Millimeter- / Submillimeter-Bereich des Spektrums verbessert und Astronomen dabei unterstützt wurden, genau zu wissen, welche Galaxien Sterne bilden.
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Diese Videosequenz beginnt mit einem weiten Blick auf den Himmel, einschließlich des berühmten Sternbilds Orion (The Hunter). Allmählich nähern wir uns einem unauffälligen Fleckchen Himmel namens Chandra Deep Field South, der von vielen Teleskopen am Boden und im Weltraum untersucht wurde. Bildnachweis: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), APEX (MPIfR / ESO / OSO), J. Hodge et al., A. Weiss et al., NASA Spitzer Science Center, Digitalized Sky Survey 2 und A. Fujii. Musik: Movetwo
Wie alle Hinterhofastronomen wissen, ist die Auflösung umso besser, je größer die Öffnung ist. Um ihre Beobachtungen des frühen Universums zu verbessern, brauchten Astronomen ein größeres Teleskop. APEX besteht aus einer schalenförmigen Antenne mit einem Durchmesser von zwölf Metern, ALMA besteht jedoch aus vielen Schalen, die über große Entfernungen verteilt sind. Die Signale aller seiner Teile werden dann kombiniert und das Ergebnis ist das gleiche, als wäre es ein Riesenteleskop, das die gleiche Größe wie das gesamte Array misst. Ein super Gericht!
Mit Hilfe von ALMA nahmen die Astronomen dann die Galaxien von der APEX-Karte auf. Obwohl sich das ALMA-Array noch im Aufbau befindet und weniger als ein Viertel seiner Fähigkeiten nutzt, konnte das Team diese Anfangsphase wissenschaftlicher Beobachtungen abschließen. Schnelle ALMA war der Aufgabe gewachsen. Mit nur zwei Minuten pro Galaxie konnte dieses „Super Scope“ jedes einzelne innerhalb eines winzigen Bereichs auflösen, der zweihundert Mal kleiner als die ursprünglichen APEX-Blobs ist… und mit 300% mehr Empfindlichkeit! Mit einer solchen Erfolgsbilanz konnte ALMA die Anzahl der Beobachtungen innerhalb weniger Stunden verdoppeln. Jetzt konnten die Forscher klar erkennen, welche Galaxien aktive sternbildende Regionen enthielten, und Fälle unterscheiden, in denen mehrere sternbildende Galaxien verschmolzen waren, um in früheren Studien als eine zu erscheinen.
„Früher dachten wir, dass die hellsten dieser Galaxien tausendmal kräftiger Sterne bilden als unsere eigene Galaxie, die Milchstraße, und sie dem Risiko ausgesetzt sind, sich selbst in die Luft zu jagen. Die ALMA-Bilder zeigten mehrere kleinere Galaxien, die mit etwas vernünftigeren Raten Sterne bilden “, sagte Alexander Karim (Durham University, Großbritannien), Mitglied des Teams und Hauptautor eines Begleitpapiers zu dieser Arbeit.
Anscheinend wird ALMA ein großer Erfolg. Diese neuen Beobachtungen haben dazu beigetragen, staubige sternbildende Galaxien aus dem frühen Universum sicher zu dokumentieren und einen detaillierteren Katalog als je zuvor zu erstellen. Diese neuen Erkenntnisse werden zukünftige astronomische Beobachtungen unterstützen, indem sie Forschern eine zuverlässige Grundlage für die Eigenschaften dieser Galaxien bei verschiedenen Wellenlängen geben. Astronomen müssen nicht länger „raten“, welche Galaxien in Bildern miteinander verschmolzen sein könnten… ALMA hat es deutlich gemacht. Schließen Sie jedoch die Verwendung anderer Veranstaltungsorte wie APEX nicht aus. Die Kombination von beiden spielt eine wichtige Rolle bei der Beobachtung des frühen Universums.
„APEX kann einen weiten Bereich des Himmels schneller abdecken als ALMA und ist daher ideal für die Entdeckung dieser Galaxien. Sobald wir wissen, wo wir suchen müssen, können wir ALMA verwenden, um sie genau zu lokalisieren “, schloss Ian Smail (Durham University, Großbritannien), Co-Autor des neuen Papiers.
Quelle der Originalgeschichte: ESO Science News Release.
