Herschel entdeckt fünf gelenste Submillimetergalaxien

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Mit Hilfe des Infrarotobservatoriums Herschel entdeckte ein internationales Forscherteam, dem ich auch angehöre, systematisch fünf so genannte gelenste Submillimetergalaxien im frühen Universum. Das amerikanische Wissenschaftsfachmagazin Science veröffentliche vor einigen Tagen, am 5. November 2010 [1,2], diese bahnbrechende Entdeckung mit nicht weniger als 89 Autoren. Dies ist bisher eines der herausragenden Ergebnisse der extragalaktischen Astronomie dieser Mission.

Diese Beobachtungen sind Teil des Herschel Open Time Key Project H-ATLAS (PI: S. Eales, Cardiff, und L. Dunne Nottingham).  Diesem Proramm sind insgesamt 600 Stunden Beobachtungszeit mit den beiden Instrumenten PACS und SPIRE an Bord von Herschel zugesprochen worden und es ist dies die grösste Himmelsdurchmusterung mit Herschel. Im Rahmen der Science Demonstration Phase (SDP) im Herbst 2009 beobachteten wir mit den Herschel Instrumenten PACS und SPIRE ein 16 Quadratgrad grosses Gebiet. In diesem Feld sind einige Tausend Infrarotgalaxien zu sehen. Diese Galaxien strahlen (fast) ihre gesamte Energie im Infraroten aus. In diesem Galaxientyp gibt es sehr intensive Sternentstehung über einige wenige Hundertmillionen Jahre mit Sternentstehungsraten von bis zu einigen Tausend Sonnenmassen pro Jahr. Die prominentesten Vertreter mit der höchsten Sternentstehungsrate sind die so genannten Submillimetergalaxien. Sie liegen bei Rotverschiebungen von z~1 bis 4, dies entspricht einige, wenige Milliarde Jahre nach dem Urknall. Aufgrund der Roverschiebung ist diese Strahlung aber nicht im Infraroten sondern im längerwelligen Submillimeterbereich nachweisebar, deshalb auch die Bezeichnung Submillimetergalaxien. Die räumliche Auflösung mit Herschel SPIRE beträgt 18″ bei 250, 25″ bei 350 und 36″ bei 500 Mikrometern. Diese Galaxien sind somit allesamt Punktquellen in den Herschel SPIRE Aufnahmen.

Eines der Ziele der H-ATLAS Kollaboration ist die Suche nach den hellsten Submillimetergalaxien im jungen Universum. Verschiedene Theorien sagen voraus, dass die hellsten Mitglieder dieser Galaxienpopulation allesamt gelenste Galaxien sein müssten. Auch der Erstautor dieser Arbeit, Mattia Negrello von der Open University in Grossbritannien, arbeitete in den letzten Jahren an Galaxienentwicklungsmodellen zur genauen Vorhersage der Anzahl dieser Quellen. Mit Hilfe der drei SPIRE Filter und unter Annahme einer unteren Flussgrenze wählten wir zunächst 11 Kandidaten aus. Alle Quellen wurden in den drei SPIRE Filter signifikant nachgewiesen. Nach einem Abgleich mit Daten im Optischen und Radio Bereich und weiteren Analysen blieben fünf vielversprechende Galaxien übrig. Diese Anzahl würde mit der vorhergesagten Häufigkeit von gelensten Submillimetergalaxien von Mattia Negrello übereinstimmen. Die Übereinstimmung von Theorie und Beobachtung schien schon einmal sehr vielversprechend zu sein, siehe Abbildung 1.

Abbildung 5: Am Beispiel ID81 wird der Gravitationslinseneffekt illustriert.

An dieser Stelle möchte ich erwähnen, dass die Herschel Daten von dem hier besprochenen SDP Feld, seit kurzem öffentlich zugänglich sind. Die gesamte Himmelsdurchmusterung wird sich auf insgesamt 550 Quadratgrad, über verschiedene Himmelsregionen verteilt, erstrecken. Wir erwarten deshalb noch eine grössere Anzahl von Objekten dieser Art zu entdecken. Dies wird uns dann erlauben die Eigenschaften der gesamten Population mit einer soliden Statistik intensiv analysieren und dadurch stichaltige Schlussfolgerungen ableiten zu können. 

 

Bis zum nächsten Blog,

 

Euer Helmut Dannerbauer 

Quelle:

[1]: M. Negrello et al., Science, November 5th 2010, 330, 800, ‚The Detection of a Submillimeter-Bright, Strongly Lensed Galaxies‘

[2]: M. Negrello et al., astro-ph/1011.1255, (gleicher Artikel wie in Science)

[3]: Pressemitteilung von ESA SciTech, NASA, Open University und Herschel Frankreich

 

Negrello, M., Hopwood, R., De Zotti, G., Cooray, A., Verma, A., Bock, J., Frayer, D., Gurwell, M., Omont, A., Neri, R., Dannerbauer, H., Leeuw, L., Barton, E., Cooke, J., Kim, S., da Cunha, E., Rodighiero, G., Cox, P., Bonfield, D., Jarvis, M., Serjeant, S., Ivison, R., Dye, S., Aretxaga, I., Hughes, D., Ibar, E., Bertoldi, F., Valtchanov, I., Eales, S., Dunne, L., Driver, S., Auld, R., Buttiglione, S., Cava, A., Grady, C., Clements, D., Dariush, A., Fritz, J., Hill, D., Hornbeck, J., Kelvin, L., Lagache, G., Lopez-Caniego, M., Gonzalez-Nuevo, J., Maddox, S., Pascale, E., Pohlen, M., Rigby, E., Robotham, A., Simpson, C., Smith, D., Temi, P., Thompson, M., Woodgate, B., York, D., Aguirre, J., Beelen, A., Blain, A., Baker, A., Birkinshaw, M., Blundell, R., Bradford, C., Burgarella, D., Danese, L., Dunlop, J., Fleuren, S., Glenn, J., Harris, A., Kamenetzky, J., Lupu, R., Maddalena, R., Madore, B., Maloney, P., Matsuhara, H., Michaowski, M., Murphy, E., Naylor, B., Nguyen, H., Popescu, C., Rawlings, S., Rigopoulou, D., Scott, D., Scott, K., Seibert, M., Smail, I., Tuffs, R., Vieira, J., van der Werf, P., & Zmuidzinas, J. (2010). The Detection of a Population of Submillimeter-Bright, Strongly Lensed Galaxies Science, 330 (6005), 800-804 DOI: 10.1126/science.1193420

 

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