eso1508is — Fréttatilkynning

Þroskuð vetrarbraut í ungum alheimi

ALMA og VLT kanna óvenju rykuga og þroskaða vetrarbraut

2. mars 2015

Stjörnufræðingar hafa í fyrsta sinn gert mælingar á ryki í einni fjarlægustu vetrarbraut sem rannsökuð hefur verið og fundið sönnunargögn fyrir örri þróun vetrarbrauta skömmu eftir Miklahvell. Mælingarnar voru gerðar með ALMA, sem nam daufan bjarmann frá köldu ryki í vetrarbrautinni A1689-zD1, og Very Large Telescope sem mældi fjarlægðina til hennar

Hópur stjörnufræðinga undir forystu Darach Watson við Kaupmannahafnarháskóla notaði X-shooter mælitækið á Very Large Telescope og Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) til að rannsaka eina yngstu og fjarlægustu vetrarbraut sem sést hefur í alheiminum hingað til. Vetrarbrautinreyndist mun þroskaðari og rykugari en búist var við, rétt eins og vetrarbrautir á borð við Vetrarbrautina okkar, sem kom mjög á óvart. Ryk er mikilvægt fyrir líf þar sem það hjálpar til við að mynda reikistjörnur, flóknar sameindir og hefðbundnar stjörnu.

Vetrarbrautin umrædda kallast A1689-zD1 [1]. Hún er aðeins sjáanleg vegna þess að vetrarbrautaþyrpingin Abell 1689 myndar þyngdarlinsu milli okkar og vetrarbrautarinnar ungu sem magnar birtu hennar nífalt. Án þyngdarlinsunnar yrði birta vetrarbrautarinnar fjarlægu of lítil til þess að hún sæist.

A1689-zD1 birtist okkur í alheiminum þegar hann var aðeins um 700 milljón ára — um fimm prósent af aldri hans í dag [2]. Hún er mun efnisminni og daufari en ýmis önnur fyrirbæri sem hafa verið rannsökuð frá þessu skeiði í árdaga alheimsins og þar af leiðandi dæmigerð vetrarbraut á þessum tíma.

A1689-zD1 sést á tímabili í sögu alheimsins sem kallast endurjónunarskeiðið. Á því skeiði brugðu fyrstu stjörnurnar birtu á víðfeðman og gegnsæjan alheiminn í fyrsta sinn og bundu um leið endi á tíma stöðnunar sem kallast myrku aldirnar. Vetrarbrautin kom stjörnufræðingum á óvart því búist var við að hún líktist nýmynduðu kerfi en þess í stað var hún þungefnarík og rykug.

„Eftir að við höfðum staðfest fjarlægð vetrarbrautarinnar með VLT áttuðum við okkur á því að hún hafði áður verið rannsökuð með ALMA,“ sagði Darach Watson. „Við áttum ekki von á því að komast að mörgu um hana en urðum mjög spennt þegar við sáum að ALMA hafði ekki bara skoðað hana, heldur gert mjög góðar mælingar. Eitt helsta markmið ALMA stjörnustöðvarinnar var að finna vetrarbrautir í árdaga alheimsins út frá geislun frá köldu gasi og ryki — og þarna var ein slík!“

Vetrarbrautin var hvítvoðungur á stjarnfræðilegan mælikvarða en bráðþroska. Miðað við aldur bjuggust stjörnufræðingar við að hún væri þungefnasnauð — í stjarnvísindum eru öll efni þyngri en vetni og helíum skilgreind sem málmar. Þungu frumefnin verða til í iðrum stjarna og dreifast um geiminn þegar þær deyja. Þetta ferli þarf að endurtaka sig ítrekað í seinni kynslóðum stjarna svo þung frumefni eins og kolefni, súrefni og nitur verði til í miklu magni.

A1689-zD1 virtist gefa frá sér mikið fjar-innrautt ljós [3], sem kom á óvart, en það benti til þess að hún hefði þegar myndað umtalsverðan fjölda stjarna og væri þungefnarík. Að auki sýndi þetta að vetrarbrautin innihélt ekki einungis ryk heldur væri hlutfall gass á móti ryki svipað og í mun þroskaðari vetrarbrautum.

„Það liggur ekki fullkomlega fyrir hvernig allt þetta ryk í vetrarbrautinni varð til en niðurstöður okkar benda til þess að rykmyndunin hafi verið mjög hröð, innan við 500 milljón árum eftir að stjörnumyndun hófst í alheiminum — sem er mjög stuttur tími á stjarnfræðilegan mælikvarða miðað við að flestar stjörnur endast í milljarða ára,“ sagði Darach Watson.

Niðurstöðurnar benda til þess að A1689-zD1 hafi verið að framleiða stjörnur á stöðugum en fremur hóflegum hraða frá því um 560 milljón árum eftir Miklahvell, eða hafi gengið í gegnum snögga og gríðarmikla stjörnumyndunarhrinu sem síðan fjaraði út.

Áður en þessar niðurstöður voru birtar höfðu stjörnufræðingar áhyggjur af því að ekki yrði hægt að greina svo fjarlægar vetrarbrautir. A1689-zD1 sást hins vegar þrátt fyrir að ALMA gefði gert mælingar í örskamman tíma.

„Þessi ótrúlega rykuga vetrarbraut virðist hafa verið að flýta sér við að framleiða sínar fyrstu stjörnur. Í framtíðinni mun ALMA hjálpa okkur að komast að meiru um samskonar vetrarbrautir og þá komumst við að því hvers vegna þær þroskast svona hratt,“ sagði Kirsten Knudsen (Chalmers tækniháskólanum í Svíþjóð) og meðhöfundur greinarinnar um rannsóknina að lokum.

Skýringar

[1] Vetrarbrautin hafði sést áður á myndum frá Hubblessjónaukanum og var búist við að hún væri fjarlæg en ekki reyndist unnt að mæla fjarlægðina til hennar á þeim tíma.

[2] Þetta samsvarar rauðviki 7,5.

[3] Vegna útþenslu alheimsins hefur teygst á ljósinu svo það færist yfir á millímetrasviðið þegar það berst loks til Jarðar og getur ALMA þá greint það.

Frekari upplýsingar

Skýrt var frá rannsókninni í greininni „A dusty, normal galaxy in the epoch of reionization“ eftir D. Watson o.fl., sem birtist í tímaritinu Nature hinn 2. mars 2015.

Í rannsóknarteyminu eru D. Watson (Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Danmörku), L. Christensen (University of Copenhagen), K. K. Knudsen (Chalmers University of Technology, Svíþjóð), J. Richard (CRAL, Observatoire de Lyon, Saint Genis Laval, Frakklandi), A. Gallazzi (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Firenze, Ítalíu) og M. J. Michalowski (SUPA, Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Bretlandi).

ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 16 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Póllands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands, auk gestaþjóðarinnar Chile. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir 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 tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er stór þátttakandi í ALMA, stærsta stjarnvísindaverkefni heims. Á Cerro Armazones, skammt frá Paranal, er ESO að smíða 39 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
Háskóli Íslands
Reykjavík, Ísland
Farsími: 8961984
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

Darach Watson
Niels Bohr Institute
University of Copenhagen, Denmark
Sími: +45 2480 3825
Tölvupóstur: darach@dark-cosmology.dk

Kirsten K. Knudsen
Chalmers University of Technology
Onsala, Sweden
Sími: +46 31 772 5526
Farsími: +46 709 750 956
Tölvupóstur: kirsten.knudsen@chalmers.se

Richard Hook
ESO education and Public Outreach Department
Garching bei München, Germany
Sími: +49 89 3200 6655
Farsími: +49 151 1537 3591
Tölvupóstur: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1508.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso1508is
Nafn:Abell 1689
Tegund:Early Universe : Galaxy : Grouping : Cluster
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, Very Large Telescope
Instruments:X-shooter
Science data:2015Natur.519..327W

Myndir

Location of the distant dusty galaxy  A1689-zD1 behind the galaxy cluster Abell 1689 (annotated)
Location of the distant dusty galaxy A1689-zD1 behind the galaxy cluster Abell 1689 (annotated)
texti aðeins á ensku
Infrared/visible-light view of the distant dusty galaxy A1689-zD1 behind the galaxy cluster Abell 1689
Infrared/visible-light view of the distant dusty galaxy A1689-zD1 behind the galaxy cluster Abell 1689
texti aðeins á ensku
The distant dusty galaxy  A1689-zD1 behind the galaxy cluster Abell 1689
The distant dusty galaxy A1689-zD1 behind the galaxy cluster Abell 1689
texti aðeins á ensku
Wide-field view of the sky around the rich galaxy cluster Abell 1689
Wide-field view of the sky around the rich galaxy cluster Abell 1689
texti aðeins á ensku

Myndskeið

A zoom into Abell 1689 and a very remote dusty galaxy
A zoom into Abell 1689 and a very remote dusty galaxy
texti aðeins á ensku

Sjá einnig