eso1013is — Fréttatilkynning

Hvers vegna missa margar kortlagningar á vetrarbrautum af 90% viðfangsefna sinna? Lausnin fundin.

24. mars 2010

Stjörnufræðingar hafa lengi vitað að við margar kortlagningar á hinum fjarlæga alheimi kemur nokkuð stór hluti vetrarbrauta ekki fram í gögnunum. Með tveimur af fjórum 8,2 metra sjónaukum Very Large Telescope og sérsmíðuðum ljóssíum hafa stjörnufræðingar fundið út að ljós frá vetrarbrautum í um 10 milljarða ljósára fjarlægð frá okkur, hefur hreinlega ekki komist til okkar. Í rannsókninni fundust líka nokkrar af fjarlægustu vetrarbrautum sem fundist hafa svo snemma í sögu alheimsins.

Stjörnufræðingra nota aft sérstakt „fingrafar“ sem glóandi vetni gefur frá sér og kallast Lyman-alfa línan til að rannsaka hversu margar sjtörnur mynduðust í hinum fjarlæga alheimi [1]. Lengi hefur grunur leikið á að margar fjarlægar vetrarbrautir komi hreinlega ekki fram í þessum rannsóknum. Þessi nýja rannsókn VLT sýnir í fyrsta sinn svo er. Stærstur hluti Lyman-alfa geislunarinnar verður eftir í vetrarbrautunum sem gefa hana frá sér. Því sést 90% vetrarbrauta ekki í kortlagningum á Lyman-alfa geislun.

„Stjörnufræðingar vissu alltaf að nokkur hluti vetrarbrauta birtist ekki í mælingum á Lyman-alfa geislun“ segir Matthew Hayes, aðalhöfundur greinar um rannsóknina sem birt er í Nature í þessari viku, „en í fyrsta sinn höfum við nú mælingar til að sýna fram á það. Okkur hefur yfirsést þónokkur fjöldi vetrarbrauta.“

Hayes og hópur hans notaði FORS myndavélina á VLT og sérsmíðaðar mjóbandssíur [2] til að mæla Lyman-alfa geislunina frá vetrarbrautunum svo finna mætti út hve stóran hluta heildarljóssins vantaði. Síðan var sama svæði í geimnum kortlagt í ljósi sem berst frá glóandi vetni í annarri bylgjulengd, svokallaðri H-alfa línu. Var það gert með HAWK-I myndavélinni sem er á öðrum VLT sjónauka. Hópurinn kannaði sérstaklega ljós frá vetrarbrautum sem hefur verið um 10 milljarða ára að berast til okkar (rauðvik 2,2 [3]) á þekktu svæði sem kallast syðra GOODS svæðið.

„Þetta er í fyrsta sinn sem við höfum gert svona djúpar mælingar af sama svæðinu á þessum afmörkuðu bylgjulengdum. Það reyndist mjög mikilvægt“ segir Göran Östlin, meðlimur í rannsóknarhópnum. Við kortlagninguna fundust nokkrar mjög daufar vetrarbrautir frá þessum fjarlæga tíma í sögu alheimsins. Stjörnufræðingarnir drógu því þá ályktun að við hefðbundnar kortlagningar á Lyman-alfa geislun hafi aðeins lítill hluti heildarljóssins sést því stærstur hluti geislunarinnar glatast þegar hún berst inn í gas og ryk í vetrarbrautunum. Áhrifin eru meiri þegar um Lyman-alfa er að ræða en H-alfa. Þess vegna hverfa allt að 90% vetrarbrauta í þessum kortlagningum. „Sjáist tíu vetrarbrautir gætu samt hundrað verið á svæðinu“ segir Hayes.

Mismunandi aðferðir sem mæla ljós í mismunandi bylgjulengdum koma alltaf til með að draga upp ófullnægjandi mynd af alheiminum. Niðurstöður þessarar rannsóknar er stjörnufræðingum góð viðvörun því menn reiða sig æ meira á Lyman-alfa geislunina við rannsóknir á fyrstu vetrarbrautunum sem mynduðust í alheiminum. „Nú þegar við vitum hve mikill hluti ljóssins glatast getum við dregið upp nákvæmari mynd af alheiminum og skilið betur hve fljótt stjörnur hafa myndast á mismunandi tímum í sögu hans“ segir Miguel Mas-Hesse meðhöfundur greinarinnar.

Þessi mikilvæga uppgötvun var gerð fyrir tilstilli HAWK-I myndavélarinnar sem tekin var í notkun árið 2007 og er í hæsta gæðaflokki. „Sárafáar aðrar myndavélar hafa víðara sjónsvið en HAWK-I en þær eru allar á sjónaukum sem eru helmingi minni en VLT. Þess vegna er í raun aðeins VLT/HAWK-I fær um að finna svona daufar og fjarlægar vetrarbrautir“ segir Daniel Shearer, meðlimur í rannsóknarhópnum.

Skýringar

[1] Lyman-alfa geislun berst frá örvuðu vetni (þegar rafeind vetnisins fellur úr fyrsta örvunarástandi niður í grunnástand). Geislunin er útfjólublá og með 121,6 nm bylgjulengd. Lyman-alfa línan er sú fyrsta í Lymanröðinni sem nefnd er eftir Theordore Lyman sem uppgötvaði hana.

Balmerrröðin, nefnd eftir Johann Balmer, samsvarar líka ljósi frá örvuðu vetni en í því tilviki stekkur rafeindin upp á fyrsta örvunarstig. Fyrsta línan í röðinni er H-alfa línan sem hefur 656,3 nm bylgjulengd.

Flest vetnisatóm í vetrarbrautum eru í grunnástandi og gleypa því Lyman-alfa geislun betur en H-alfa sem krefst þess að rafeindir í vetninu séu á öðru örvunarstigi. Það er mjög sjaldgæft í kalda miðgeimsgasinu sem er í vetrarbrautunum og því berst H-alfa geislun næstum fullkomlega í gegn.

[2] Mjóbandssía er ljóssía sem hleypir aðeins í gegn ljósi með tiltekna bylgjulengd. Hefðbundnar mjóbandssíur hleypa í geg línum Balmerraðarinnar eins og H-alfa.

[3] Ljós frá fyrirbæri verður fyrir rauðviki vegna útþenslu alheimsins. Það þýðir að bylgjulengd ljóssins lengist. Bylgjulengd ljóss frá vetrarbraut með rauðvik 2,2 — samsvarar því að ljósið hafi verið um það bil 10 milljarða ára að berast til okkar — hefur lengst um 3,2 stærðargráður. Þar af leiðandi er bylgjulengd Lyman-alfa geislunarinnar 390 nm, nálægt sýnilega sviðinu, og mælanleg með FORS mælitækinu á VLT sjónauka ESO. Bylgjulengd H-alfa línunnar veður 2,1 míkrómetrar á nær-innrauða sviðinu og sést því með HAWK-I mælitækinu á VLT.

Frekari upplýsingar

Greint er frá þessari rannsókn í tímaritinu Nature („Escape of about five per cent of Lyman-a photons from high-redshift star-forming galaxies“ eftir M. Hayes et al.).

Í rannsóknarhópnum eru Matthew Hayes, Daniel Schaerer og Stéphane de Barros (Observatoire Astronomique de l'Université de Genève í Sviss), Göran Östlin og Jens Melinder (Stockholm University í Svíþjóð), J. Miguel Mas-Hesse (CSIC-INTA í Madrid á Spáni), Claus Leitherer (Space Telescope Science Institute í Baltimore í Bandaríkjunum), Hakim Atek og Daniel Kunth (Institut d'Astrophysique de Paris í Frakklandi) og Anne Verhamme (Oxford Astrophysics í Bretlandi).

ESO, European Southern Observatory, stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli, er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og ein öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 14 landa: Austurríkis, Belgíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. Með því að reisa og reka öflugustu stjörnuathugunarstöðvar heims leggur ESO grunninn að mikilvægum uppgötvunum stjörnufræðinga. Í Chile rekur ESO þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og VISTA, stærsta kortlagningarsjónauka (survey telescope) veraldar. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 42 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

Matt Hayes
Observatory of Geneva, Switzerland
Sími: +41 22 379 24 32
Farsími: +41 76 243 13 55
Tölvupóstur: matthew.hayes@unige.ch

Miguel Mas-Hesse
Centro de Astrobiologia (CSIC-INTA), Spain
Sími: +34 91 813 1196/1161
Farsími: +34 615145651
Tölvupóstur: mm@cab.inta-csic.es

Göran Östlin
Department of Astronomy
Stockholm University, Sweden
Sími: +46 8 55 37 85 13
Tölvupóstur: ostlin@astro.su.se

Henri Boffin
VLT Press Officer
ESO, Garching, Germany
Sími: +49 89 3200 6222
Farsími: +49 174 515 43 24
Tölvupóstur: hboffin@eso.org

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1013.
Bookmark and Share

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso1013is
Facility:Very Large Telescope
Science data:2010Natur.464..562H

Myndir

The GOODS-South field
The GOODS-South field
texti aðeins á ensku

Myndskeið

The GOODS-South field
The GOODS-South field
texti aðeins á ensku

Sjá einnig