Kasper Elm Heintz tildelt prestigefyldt ERC Starting Grant

Tillykke til Kasper Elm Heintz, lektor ved Cosmic Dawn Center (DAWN) på både DTU Space og Niels Bohr Institutet, som netop har vundet et ERC Starting Grant til at udføre sit projekt “Charting Cosmic Dawn: The impact of primordial matter on galaxy assembly and reionization” (PRIMORDIAL). Bevillingen giver Heintz mulighed for at udvide sin forskningsgruppe med to PhD-studerende og en postdoc.

fig1-kasper

Foto: Ola Jakup Joensen.

 Det Europæiske Forskningsråd (ERC) har netop offentliggjort vinderne af årets Starting Grant-konkurrence; en af ​​fire årlige ERC-bevillingsordninger. Blandt vinderne var DAWN’er Kasper Elm Heintz.

Bevillingen til projektet “Charting Cosmic Dawn: The impact of primordial matter on galaxy assembly and reionization” (PRIMORDIAL) løber i fem år. I løbet af projektet vil Heintz udvide sin forskergruppe med to PhD-studerende og en postdoc. Sammen vil de benytte en unik kombination af nye og arkiverede data fra Rumteleskopet James Webb (JWST) og radioteleskoperne Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array (ALMA).

Formålet med PRIMORDIAL er at besvare et af astrofysikkens mest grundlæggende åbne spørgsmål: Hvordan blev de allerførste stjerner og galakser dannet, og hvordan omformede de det tidlige Univers fra en mørk, neutral gas til det klare, strukturerede kosmos vi ser i dag?

Et kig ind i det kosmiske daggry

For cirka 13,8 milliarder år siden var Universet fyldt med kold, neutral brintgas – urstoffet efterladt af Big Bang. I løbet af den følgende milliard år kollapsede denne gas gravitationelt og dannede de første stjerner og galakser, hvis intense, ultraviolette lys gradvist rev elektronerne ud af de omgivende brintatomer i hele Universet. Denne proces, kendt som reioniseringsepoken, betragtes som den sidste store faseovergang i vort kosmos’ historie.

Det der gør denne epoke vanskelig at studere er, at den neutrale brint spiller to modsatrettede roller: det er det rå brændstof, som stjerner er lavet af, men samtidig er det også en tåge, der blokerer det meste af stjernernes lys. Den neutrale gas kan ikke observeres direkte ved emission omkring individuelle galakser i disse enorme afstande, og derfor har astronomerne manglet en måde at direkte forbinde det tidligste, næsten karakterløse Univers (som vi kan se i den kosmiske mikrobølgebaggrund) med de første galakser, som vi rent faktisk kan observere.

“Jeg er vildt begejstret over nu at have muligheden for, vha. nogle af de største jord- og rumbaserede teleskoper der nogensinde er bygget, at begynde at besvare nogle af de måske mest fundamentale spørgsmål: Hvor kommer vi fra? Hvordan startede det hele?”, udtaler Kasper Elm Heintz.

fig2-primordial

Skematisk illustration af samspillet mellem gas, stjernedannelse og den ultraviolette stråling udsendt af de første stjerner: øverst er en kunstnerisk opfattelse af en galakse under dannelse. Nederste højre panel viser en rigtig observation af en nydannet stjernehob i den nærliggende galakse I Zwicky 18. Selvom dette billede er taget med JWST, er gassen der danner stjernerne lettest at undersøge med radioteleskoper som ALMA. Det nederste venstre panel viser en computersimulering af millioner af galakser, som danner et "kosmisk netværk". Kilde: J. Olmsted (STScI), ESA/Webb, NASA, CSA, A. Hirschauer, M. Meixner et al., MPIA. Montage: Kasper Elm Heintz.

Heintz og hans gruppe har været pionerer indenfor en ny løsning på dette problem. Ved hjælp af JWST har de identificeret det hidtil klareste bevis på ekstremt tætte reservoirer af denne urgas, der omgiver nogle af de allerførste galakser, set som de var blot 400 millioner år efter Big Bang. Kombineret med nye metoder, der bruger ALMA til at spore neutral gas indirekte gennem fjern-infrarødt lys, vil PRIMORDIAL-projektet opbygge den første store, statistisk robuste karakteristik af denne urbrint: hvor befinder den sig, hvor meget er der, og hvordan styrer den både stjernedannelse og lader lys slippe ud til i sidste ende at reionisere Universet.

“Med dette dedikerede projekt vil vi over de næste fem år udvide den nuværende forskning fra de første opdagelser til at bygge store, statistiske arkiver af galakser inden for den første milliard år af kosmisk tid, i høj grad baseret på den omfattende datainfrastruktur, der allerede er etableret på DAWN,” forklarer Kasper Elm Heintz. “Dette giver os mulighed for at undersøge i detaljer, hvordan de første stjerner og galakser opstod og »oplyste« Universet.”

Projektet er organiseret omkring tre arbejdspakker: kortlægning af brintgas omkring individuelle galakser i den første milliard år, identifikation og karakterisering af tætte galaksehobe i denne epoke og brug af ALMA til at “veje” den samlede mængde brintgas omkring typiske galakser på dette tidlige tidspunkt. Tilsammen har studierne til formål at løse nogle af de største aktuelle gåder frembragt af JWST, herunder hvorfor de tidligste galakser fremstår klarere og større end forventet.

ERC Starting Grant-bevillingen

ERC Starting Grant er en af ​​Europas mest konkurrencedygtige og prestigefyldte forskningsfinansieringsordninger. Det uddeles af Det Europæiske Forskningsråd til enestående forskere i deres tidlige karriere, som er ved at bygge deres første uafhængige forskerhold. Dette års konkurrence var den hidtil mest ansøgte: I alt 4807 ansøgninger blev indsendt, hvoraf kun 421 blev finansieret, for i alt 705 millioner EUR i hele Europa. Heraf gik kun 19 bevillinger til forskere i Danmark.

Et Starting Grant giver op til 1,5 millioner EUR over højst fem år, hvilket giver modtagerne mulighed for at etablere deres egen forskningsgruppe, ansætte personale og forfølge ambitiøse ideer, drevet af nysgerrighed og uden nogle tematiske begrænsninger; det eneste evalueringskriterium er videnskabelig ekspertise. Med denne bevilling vil Heintz nu udvide sit team med to PhD-studerende og en postdoc ved DAWNs sektion på DTU Space for at bringe PRIMORDIAL videre over de næste fem år.

Stort tillykke til Kasper Elm Heintz med denne enestående præstation! Vi ser frem til at følge hans gruppes fremskridt med at kortlægge oprindelsen af ​​de første galakser.

Mere information

 

Tags: