eso1334fi — Tutkimustiedote

Tähtiryöpystä tähtien tuhoon

ALMA luo valoa kateissa olevien massiivisten galaksien arvoitukseen

24. heinäkuuta 2013

Chilessä sijaitsevan ALMA-teleskoopin uudet havainnot ovat tarjonneet tähtitieteilijöille tähän mennessä parhaan kuvan siitä kuinka voimakas tähtienmuodostus voi singota kaasua ulos galaksista ja näivettää tulevat tähtisukupolvet polttoaineesta, jota ne tarvitsevat muodostuakseen ja kasvaakseen. Dramaattiset kuvat esittävät valtavia molekylaarisen kaasun virtauksia, joita tähtiä muodostavat alueet syöksevät ulos läheisestä Kuvanveistäjän galaksista. Nämä uudet tulokset auttavat selittämään hyvin massiivisten galaksien oudon vähälukuisuuden maailmankaikkeudessa. Tutkimus julkaistaan tiedejulkaisu Naturessa 25. heinäkuuta 2013.

Oman Linnunratamme kaltaiset jopa sadoista miljardeista tähdistä koostuvat galaksit ovat kosmoksen perusrakenneosasia. Tämän päivän tähtitieteen yksi kunnianhimoisia tavoitteita on ymmärtää millä tavoin galaksit kasvavat ja kehittyvät. Avainkysymys on tähtienmuodostus: mikä määrittää uusien, galaksissa muodostuvien tähtien määrän?

Kuvanveistäjän galaksi, joka tunnetaan myös nimellä NGC 253, on eteläisen taivaan Kuvanveistäjän tähdistössä sijaitseva spiraaligalaksi. Noin 11.5 miljoonan valovuoden etäisyydellä aurinkokunnastamme se on yksi lähimpiä galaktisia naapureitamme ja yksi lähimmistä tähtiryöppygalakseista [1], joka on näkyvissä eteläisellä pallonpuoliskolla. ALMA:a (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) käyttävät tähtitieteilijät ovat löytäneet galaksin kiekon keskustasta pakenevan kylmän, tiheän kaasun pullistelevia pilareita.

"ALMA:n ylivoimaisen tarkkuuden ja herkkyyden ansiosta voimme ensimmäistä kertaa selvästi nähdä nuorten tähtien muodostamien valtaisan paineen laajenevien pallonkuorten ulos heittämän kylmän kaasun valtavia keskittymiä," sanoi Alberto Bolatto Marylandin yliopistosta, Yhdysvalloista, tutkimusjulkaisun pääkirjoittaja. "Mittaamamme kaasun määrä antaa meille oikein hyvän todisteen siitä, että jotkin kasvavat galaksit syöksevät ulos enemmän kaasua kuin ne vetävät sisään. Saattaa olla, että näemme nykyaikaisen esimerkin hyvin yleisestä tapahtumasta varhaisessa maailmankaikkeudessa."

Nämä tulokset saattavat auttaa selittämään miksi tähtitieteilijät ovat löytäneet yllättävän harvoja massiivisia galakseja kosmoksesta. Tietokonemallien mukaan vanhemmilla, punaisemmilla galakseilla pitäisi olla huomattavasti enemmän massaa ja suurempi määrä tähtiä kuin nykyään näemme. Vaikuttaa siltä, että galaktiset tuulet tai kaasun ulosvirtaus ovat niin vahvoja, että ne riistävät galaksin seuraavan tähtisukupolven muodostamiseen tarvittavasta polttoaineesta [2].

"Nämä piirteet juontavat juurensa kaareen, joka on lähes täydellisesti linjassa aikaisemmin havaitun kuuman, ionisoidun kaasun virtauksen reunojen kanssa," huomautti Fabian Walter, Heidelbergissä, Saksassa sijaitsevan Tähtitieteen Max Planck -instituutin johtava tutkija ja tutkimusjulkaisun kanssakirjoittaja. "Voimme nyt nähdä askelittaisen kehityskulun tähtiryöpystä ulosvirtaukseen."

Tutkijat päättelivät, että valtavat määrät molekylaarista kaasua — lähes kymmenen kertaa oman Aurinkomme massa joka vuosi ja kenties jopa enemmän — sinkoutuu ulos galaksista nopeuksilla, jotka vaihtelevat 150 tuhannen ja lähes miljoonan kilometrin tunnissa välillä [3]. Ulossinkoutuneen kaasun kokonaismäärä saattaa olla enemmän kuin itse asiassa meni galaksin tähtien muodostamiseen samaan aikaan. Tällä nopeudella galaksi saattaa tyhjentyä kaasusta niinkin nopeasti kuin 60 miljoonassa vuodessa.

"Minulle tämä on ensiluokkainen esimerkki siitä kuinka uudet havaintolaitteet muokkaavat tulevaisuuden tähtitiedettä. Me olemme tutkineet NGC 253:n tähtiryöppyaluetta ja monia muita läheisiä tähtiryöppygalakseja lähes kymmenen vuoden ajan. Ennen ALMA:a meillä ei kuitenkaan ollut mitään mahdollisuutta nähdä tällaisia yksityiskohtia," sanoo Walter. Tutkimus käytti ALMA:n varhaista kokoonpanoa, jossa oli vain 16 antennia. "On jännittävää ajatella mitä ALMA:n koko 66 antennin kokoonpano näyttää tällaisesta ulosvirtauksesta!" Walter lisää.

Täydellä ALMA-antennien sarjalla tehtävät lisätutkimukset auttavat määrittämään tuulen mukana ulos kulkeutuvan kaasun lopullisen kohtalon, joka paljastaa ovatko tähtiryöppyjen ylläpitämät tuulet kierrättäviä vai poistavatko ne todella tähtiä muodostavaa materiaa.

Lisähuomiot

[1] Tähtiryöppygalaksit tuottavat tähtiä poikkeuksellisen nopeaan tahtiin. Koska NGC 253 on yksi lähimpiä tällaisia äärimmäisiä kohteita, se on ihanteellinen paikka tutkia tällaisen kiihkeän kasvun vaikutuksia isäntägalaksiin.

[2] Aikaisemmat havainnot olivat tuoneet esille galaksin NGC 253 tähtienmuodostusalueilta ulos virtaavan kuumemman, mutta paljon harvemman kaasun. Tällä olisi kuitenkin yksinään hyvin vähän, jos lainkaan, vaikutusta galaksin kohtaloon ja sen kykyyn muodostaa tulevia tähtisukupolvia. Tämä uusi ALMA-aineisto esittää uusien tähtien muodostuksesta ensimmäisen "potkun" saavaa paljon tiheämpää molekylaarista kaasua, joka sitten pyyhkiytyy ohuen, kuuman kaasun mukana galaksin haloon.

[3] Vaikka nopeudet ovat suuria, ne eivät välttämättä ole riittävän suuria, jotta kaasu sinkoutuisi ulos galaksista. Se jäisi loukkuun galaksin haloon useiden miljoonien vuosien ajaksi ja sataisi aikanaan takaisin galaksin kiekkoon aiheuttaen uuden tähtienmuodostuksen vaiheen.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa “The Starburst-Driven Molecular Wind in NGC 253 and the Suppression of Star Formation”, jonka kirjoittivat Alberto D. Bolatto et al. Julkaisu ilmestyy julkaisusarjassa Nature 25. heinäkuuta 2013.

Tutkimusryhmään kuuluvat A. D. Bolatto (Department of Astronomy, Laboratory for Millimeter-wave Astronomy, and Joint Space Institute, University of Maryland, USA), S. R. Warren (University of Maryland), A. K. Leroy (National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, USA), F. Walter (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Saksa), S. Veilleux (University of Maryland), E. C. Ostriker (Department of Astrophysical Sciences, Princeton University, USA), J. Ott (National Radio Astronomy Observatory, New Mexico, USA), M. Zwaan (European Southern Observatory, Garching, Saksa), D. B. Fisher (University of Maryland), A. Weiss (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Saksa), E. Rosolowsky (Department of Physics, University of Alberta, Kanada) ja J. Hodge (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Saksa).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 15 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, vallankumouksellisen ALMA-teleskoopin eurooppalainen yhteistyökumppani. Parhaillaan ESO suunnittelee 39-metrin kokoista optisen/lähi-infrapuna-alueen European Extremely Large -teleskooppia (E-ELT) josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

Yhteystiedot

Rami Rekola
Tuorlan observatorio
Piikkiö, Finland
Puh.: +358 2 333 8981
Matkapuhelin: +358 44 967 2424
Sähköposti: rareko@utu.fi

Alberto Bolatto
University of Maryland
USA
Puh.: +49 6221 528 493
Sähköposti: bolatto@astro.umd.edu

Martin Zwaan
ESO
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6834
Sähköposti: mzwaan@eso.org

Fabian Walter
Max-Planck Institut für Astronomie
Heidelberg, Germany
Puh.: +49 6221 528 225
Sähköposti: walter@mpia.de

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

Tämä on ESOn lehdistötiedotteen käännös eso1334.
Bookmark and Share

Tiedotteesta

Tiedote nr.:eso1334fi
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2013Natur.499..450B

Kuvat

Kolmiulotteinen kuva ALMA:n havainnoista NGC 253:n ulosvirtauksista
Kolmiulotteinen kuva ALMA:n havainnoista NGC 253:n ulosvirtauksista
Tähtiryöppygalaksi NGC 253 VISTA- ja ALMA-teleskooppien näkemänä
Tähtiryöppygalaksi NGC 253 VISTA- ja ALMA-teleskooppien näkemänä
Galaksi NGC 253 Kuvanveistäjän tähdistössä
Galaksi NGC 253 Kuvanveistäjän tähdistössä
Laajan näkökentän näkymä galaksista NGC 253 VST-teleskoopilta
Laajan näkökentän näkymä galaksista NGC 253 VST-teleskoopilta

Videot

Kolmiulotteinen kuva ALMA:n havainnoista NGC 253:n ulosvirtauksista
Kolmiulotteinen kuva ALMA:n havainnoista NGC 253:n ulosvirtauksista
Kolmiulotteinen kuva ALMA:n havainnoista NGC 253:n ulosvirtauksista
Kolmiulotteinen kuva ALMA:n havainnoista NGC 253:n ulosvirtauksista

Katso myös