Astronomer har länge vetat att mycket av det ljus som skulle kunna ses från universums mest avlägsna galaxer aldrig når fram till deras teleskop. Tack vare extremt djupa observationer med två av de fyra 8,2-meters jätteteleskopen som utgör ESO:s observatorium VLT (Very Large Telescope), samt ett unikt specialgjort filter, har en forskargrupp med deltagare från Institutionen för astronomi vid Stockholms universitet kunnat fastställa hur pass stort bortfallet är. Resultaten publiceras i det senaste numret av tidskriften Nature med Matthew Hayes (som disputerade vid Institutionen för astronomi vid Stockholms universitet 2007) som huvudförfattare.

När astronomer gör kartläggningar av hur mycket stjärnor som bildas i det mycket avlägsna universum använder astronomer ofta ljus från vätgas. I synnerhet används ljus med en viss våglängd, kallad Lyman-alfa, som är ett slags fingeravtryck för just grundämnet väte. Dock har man länge misstänkt att många avlägsna galaxer slinker undan kartläggningar i just Lyman-alfa-ljus. Nu har en helt ny kartläggning med VLT för första gången visat att det är precis så det ligger till. Största delen av Lyman-alfa-ljuset kommer aldrig ut från galaxen som avger det. Det betyder att så många som 90 procent av galaxerna helt enkelt saknas i tidigare Lyman-alfa-kartläggningar.

För att kunna klura ut hur mycket ljus som missats använde Hayes och hans forskarkolleger VLT:s kamera FORS tillsammans med ett specialgjort smalbandsfilter för att mäta ljuset från Lyman-alfa. Sedan observerade de samma del av rymden med den nya kameran HAWK-I, som är monterad vid ett annat av VLT:s fyra jätteteleskop. Även denna gång letade de efter ljus från glödande vätgas, men med en annan våglängd: den så kallade H-alfa-linjen. Målet för båda observationerna var galaxer vars ljus har rest mot oss i hela 10 miljarder års tid (en rödförskjutning på 2,2) i ett mycket välstuderat område på himlen känt som det södra GOODS-fältet.

Kartläggningen blev så pass djup att astronomerna kunde upptäcka några av de allra ljussvagaste galaxerna som vi känner till från denna epok i universums historia. Utifrån de nya mätningarna kunde de då dra slutsatsen att traditionella kartläggningar gjorda i Lyman-alfa-ljus endast ser en bråkdel av det totala ljuset som produceras i galaxerna. De flesta fotoner av Lyman-alfa absorberas eller sprids när de växelverkar med moln av gas och stoft mellan stjärnorna. Detta påverkar Lyman-alfa-ljuset i långt större utsträckning än H-alfa. Resultatet blir att många galaxer – så mycket som 90 procent – blir helt förbisedda i dessa kartläggningar.

Astronomers observationsmetoder riktar in sig mot ljus med specifika våglängder, och ger därför bilder av universum som aldrig kan vara heltäckande. Slutsatserna av den här undersökningen gör att det ringer en ordentlig varningsklocka för kosmologer, då Lyman-alfa används allt mer för att undersöka de allra första galaxerna som bildades i universum.

Pressmeddelande från ESO
Forskningsartikeln Kontakt:

Göran Östlin, Tfn: 08-5537 8513, ostlin@astro.su.se
Jens Melinder, Tfn: 08-5537 8538, jens@astro.su.se