ESO:s jätteteleskop VLT har avslöjat kraftkällan för ett ovanligt, vidsträckt moln av glödande gas i det tidiga universum. Den gigantiska gasklumpen, en så kallad Lyman-alfa-blobb, är en av de största enskilda himlakroppar vi känner till. De nya observationerna visar att molnets kraftkälla måste vara galaxer som är inbäddade inuti det. Forskningsresultaten publiceras i tidskriften Nature den 18 augusti.
Ett forskarteam av astronomer har använt ESO:s jätteteleskop VLT för att studera ett exemplar av en ovanlig typ av objekt, de så kallade Lyman-alfa-blobbarna. Dessa väldiga och mycket ljusstarka, ovanliga formationer hittas vanligtvis i områden i det tidiga universum där densiteten av materia är hög. Forskarteamet upptäckte att ljuset som kommer från en av dessa blobbar är polariserat. I det vardagliga livet används polariserat ljus till exempel för att skapa 3D-effekter i biosalongen. Det här är första gången polarisation har upptäckts i en Lyman-alfa-blobb och observationen hjälper till att lösa mysteriet med varför dessa jätteklumpar lyser.
Matthew Hayes vid Toulouses universitet i Frankrike är huvudförfattare till artikeln.
– Vi har för första gången visat att glöden från detta gåtfulla objekt är utspritt ljus från ljusstarka galaxer inuti det, snarare än gasen i molnet som lyser, förklarar han.
Lyman-alfa-blobbar är bland universums största objekt. De är gigantiska moln av vätgas som kan ha diametrar på upp till hundratusentals ljusår (ett par gånger större än Vintergatan). De lyser dessutom lika kraftigt som de ljusstarkaste galaxerna. Vanligtvis upptäcks de på stora avstånd från oss, vilket betyder att vi ser dem som de var när universum bara var några få miljarder år gammalt. Det gör dem viktiga för forskare som vill förstå hur galaxer bildades och utvecklades när universum var yngre. Men kraftkällan bakom deras extrema luminositet, liksom blobbarnas mer exakta natur, har hittills varit okänd.
Teamet studerade en av de först upptäckta och ljusstarkaste bland jätteklumparna. Den går under namnet LAB-1 och upptäcktes år 2000. Den befinner sig så långt borta att ljuset från den har tagit 11,5 miljarder år att ta sig hit. Med en diameter på 300 000 ljusår är den också en av de största blobbar vi känner till och har ett flertal unga galaxer inuti sig, bland dem en så kallad aktiv galax.
Det finns flera konkurrerande teorier som vill förklara hur Lyman-alfa-blobbar lyser. En idé är att de lyser när kall gas dras in av blobbens kraftfulla gravitationsfält och då värms upp. En annan ide är att de lyser på grund av ljusstarka objekt inuti dem: galaxer med kraftfull stjärnbildning, eller med omättliga svarta hål som slukar det omgivande materialet. De nya observationerna visar att det är inbäddade galaxer, och inte gas som dras in, som driver LAB-1.
Forskarteamet testade de två teorierna genom att mäta om ljuset från blobben var polariserat. Genom att studera hur ljus är polariserat kan astronomer ta reda på vilka fysikaliska processer som producerade ljuset, eller vad som hänt med det under dess färd till jorden. Om ljuset reflekteras eller sprids så blir det polariserat, och med hjälp av mycket känsliga instrument kan denna subtila effekt detekteras. Att uppmäta polarisationen hos ljuset från en avlägsen Lyman-alfa-blobb är dock en mycket utmanande observation på grund av avståndet dit.
Claudia Scarlata vid Minnesotas universitet i USA är en av medförfattarna till artikeln.
– De här observationerna skulle inte ha kunnat genomföras utan VLT och dess instrument FORS. Det var uppenbart att vi skulle behöva två saker: ett teleskop med en spegel på minst åtta meter för att kunna samla in tillräckligt mycket ljus, och en kamera som var kapabel att mäta ljusets polarisation, tillägger hon.
Genom att observera målet under ungefär 15 timmar med jätteteleskopet VLT upptäckte teamet att ljuset från Lyman-alfa-blobben LAB-1 var polariserat i en ring runt dess mitt, men att det inte alls var polariserat i centrum. Denna effekt är nästintill omöjlig att producera om ljuset endast kommer från gas som faller in mot blobben på grund av gravitation. Men det är just vad man kan förvänta sig om ljuset ursprungligen kommer från galaxer som ligger inbäddade i centralregionen, innan det sprids av den omgivande gasen.
Astronomerna planerar nu att studera fler av dessa objekt för att se om resultaten för LAB-1 stämmer även för andra blobbar.
