eso1709is — Fréttatilkynning

Hulduefni áhrifaminna í árdaga alheimsins

Mælingar VLT á fjarlægum vetrarbrautum benda til að venjulegt efni hafi verið ríkjandi í þeim

15. mars 2017

Nýjar mælingar benda til þess að þungeindir eða venjulegt efni hafi verið ríkjandi í efnismiklum hrinuvetrarbrautum — vetrarbrautum sem framleiða mikinn fjölda stjarna á stuttum tíma — á hátindi vetrarbrautamyndunar í alheiminum fyrir um 10 milljörðum ára. Þetta gengur þvert gegn því sem sést í dag þar sem áhrif hulduefnis á vetrarbrautir er miklu meiri en venjulegs efnis. Niðurstöðurnar koma nokkuð á óvart en þær fengust úr rannsóknum Very Large Telescope ESO go benda til þess að hulduefni hafi verið áhrifaminna snemma í sögu alheimsins en í dag. Greint er frá niðurstöðunum í fjórum greinum sem birtar eru í tímaritinu Nature í dag.

Í geimnum birtist venjulegt efni okkur sem stjörnur og glóandi gas- og rykský. Hulduefnið dularfulla gefur hins vegar hvorki frá sér né gleypir eða endurvarpar ljósi og er aðeins mælanlegt út frá þyngdaráhrifum þess. Hulduefni skýrir meðal annars hvers vegna útjaðrar þyrilvetrarbrauta snúast hraðar en ætla mætti út frá magni venjulegs efnis sem í þeim er [1].

Alþjóðlegt teymi stjörnufræðinga undir forystu Reinhard Genzel við Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics í Garching í Þýskalandi notaði KMOS og SINFONI mælitækin á Very Large Telescope ESO í Chile [2] til að mæla snúningshraða sex efnismikilla hrinuvetrarbrauta sem við sjáum snemma í sögu alheimsins á hátindi vetrarbrautamyndunar fyrir 10 milljörðum ára.

Það sem hópurinn fann kom á óvart: Ólíkt þyrilvetrarbrautum í alheiminum í dag virðast útjaðrar þessara fjarlægu vetrarbrauta snúast hægar en svæðin nálægt kjarnanum. Það bendir til þess að minna áhrif hulduefnisins þá hafi verið minni en búast mætti við [3].

„Það kom okkur á óvart að sjá að snúningshraðinn er ekki samfelldur heldur minnkar til jaðra vetrarbrautanna,“ sagði Reinhard Genzel, aðalhöfundur greinarinnar í Nature. „Á þessu eru líklega tvær skýringar. Í fyrsta lagi ríkir venjulegt efni yfir þessum efnismiklu vetrarbrautum og hulduefni leikur mun smærra hlutverk en í geimnum í kringum okkur í dag. Í öðru lagi eru þessar skífur miklu ókyrrari en þyrilvetrarbrautirnar sem við sjáum í nágrenni okkar í dag.“

Áhrifin eru augljósari því lengra aftur í tímann sem stjörnufræðingar horfa, aftur til árdaga alheimsins. Þetta bendir til að 3 til 4 milljörðum ára eftir Miklahvell hafi gas í vetrarbrautum þegar þjappast saman í flatar skífur sem snúast á meðan hulduefnishjúparnir í kringum þá voru miklu stærri og dreifðari. Svo virðist sem það hafi tekið mun lengri tíma, milljarða ára, fyrir hulduefni að þéttast líka svo ríkjandi áhrif þess sjást aðeins í snúningshraða vetrarbrautaskífa í dag.

Þessi skýring kemur heim og saman við mælingar sem sýna að vetrarbrautir í árdaga alheimsins hafi verið miklu gasríkari og þéttari en vetrarbrautir í dag.

Vetrarbrautirnar sex sem kortlagðar voru í rannsókninni, tilheyra safni hundrað fjarlægra hrinuvetrarbrauta sem hafa verið mældar með KMOS og SINFONI mælitækjunum á Very Large Telescope ESO í Paranal stjörnustöðinni í Chile. Til viðbótar við mælingar á vetrarbrautunum sem lýst er að ofan var búin til kúrfa sem sýnir meðalsnúningshraða þeirra með því að skeyta saman veikari merkjum frá öðrum vetrarbrautum. Samsetta kúrfan sýnir líka sama minnkandi hraða til jaðranna. Auk þess styðja tvær aðrar rannsóknir á 240 stjörnumyndunarvetrarbrautum niðurstöðurnar.

Nákvæm líkön sýna að þótt venjulegt efni telji um helming af heildarmassa allra vetrarbrauta, að meðaltali, ræður það algerlega snúningi vetrarbrauta við mestu rauðvik, þ.e. í mestri fjarlægð frá okkur.

Skýringar

[1] Skífur þyrilvetrarbrauta snúast á nokkur hundruð milljónum ára. Í kjörnum þyrilvetrarbrauta er þéttur stjörnuskari en þéttleikinn minnkar til jaðranna. Ef massi vetrarbrautar samanstæði aðeins af venjulegu efni myndu dreifðari jaðrarnir snúast hægar en þéttu svæðin við miðjuna. Mælingar á nálægum þyrilvetrarbrautum sýna að innri og ytri hlutarnir snúast í raun um það bil jafnhratt. Þessar „flötu snúningskúrfur“ benda til að þyrilvetrarbrautir hljóti að innihalda mikið magn af ósýnilegu efni í hulduefnishjúpi í kringum skífuna.

[2] Gögnin voru fengin frá litrófsritunum KMOS og SINFONI á Very Large Telescope ESO í Chile úr KMOS3D og SINS/zC-SINF kortlagningunum. Þetta er í fyrsta sinn sem svo umfangsmiklar athuganir á hreyfingu mikils fjölda vetrarbrauta með rauðvik frá z~0,6 til 2,6, eða 5 milljarða ára tímabil úr sögu alheimsins hafa verið gerðar.

[3] Nýju niðurstöðurnar vekja ekki upp efasemdir um hulduefni sem grundvallarþátt í heildarorkuinnihaldi alheimsins. Niðurstöðurnar benda fremur til þess að hulduefni hafi dreifst á annan hátt í og í kringum skífur vetrarbrauta í árdaga heimsins samanborið við í dag.

Frekari upplýsingar

Greint er frá rannsókninni í greininni „Strongly baryon dominated disk galaxies at the peak of galaxy formation ten billion years ago“ eftir R. Genzel o.fl. sem birtist í tímaritinu Nature.

Í rannsóknarteyminu eru R. Genzel (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany; University of California, Berkeley, USA), N.M. Förster Schreiber (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany), H. Übler (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany), P. Lang (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany), T. Naab (Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching, Germany), R. Bender (Universitäts-Sternwarte Ludwig-Maximilians-Universität, München, Germany; Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany), L.J. Tacconi (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany), E. Wisnioski (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany), S.Wuyts (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany; University of Bath, Bath, UK), T. Alexander (The Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel), A. Beifiori (Universitäts-Sternwarte Ludwig-Maximilians-Universität, München, Germany; Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany), S.Belli (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany), G. Brammer (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA), A.Burkert (Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching, Germany; Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany) C.M. Carollo (Eidgenössische Technische Hochschule, Zürich, Switzerland), J. Chan (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany), R. Davies (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany), M. Fossati (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany; Universitäts-Sternwarte Ludwig-Maximilians-Universität, München, Germany), A. Galametz (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany; Universitäts-Sternwarte Ludwig-Maximilians-Universität, München, Germany), S. Genel (Center for Computational Astrophysics, New York, USA), O. Gerhard (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany), D. Lutz (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany), J.T. Mendel (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany; Universitäts-Sternwarte Ludwig-Maximilians-Universität, München, Germany), I. Momcheva (Yale University, New Haven, USA), E.J. Nelson (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany; Yale University, New Haven, USA), A. Renzini (Vicolo dell'Osservatorio 5, Padova, Italy), R.Saglia (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany; Universitäts-Sternwarte Ludwig-Maximilians-Universität, München, Germany), A. Sternberg (Tel Aviv University, Tel Aviv, Israel), S. Tacchella (Eidgenössische Technische Hochschule, Zürich, Switzerland), K.Tadaki (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany) and D. Wilman (Universitäts-Sternwarte Ludwig-Maximilians-Universität, München, Germany; Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany).

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
Stjörnufræðivefurinn
Ísland
Farsími: 8961984
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

Reinhard Genzel
Director, Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik
Garching bei München, Germany
Sími: +49 89 30000 3280
Tölvupóstur: genzel@mpe.mpg.de

Natascha M. Forster Schreiber
Senior Scientist, Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik
Garching bei München, Germany
Sími: +49 89 30000 3524
Tölvupóstur: forster@mpe.mpg.de

Richard Hook
ESO Public Information Officer
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 eso1709.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso1709is
Nafn:Galaxies
Tegund:Early Universe : Galaxy : Type : Spiral
Facility:Very Large Telescope
Science data:2017Natur.543..397G
2017ApJ...842..121U
2017ApJ...840...92L
2016ApJ...831..149W

Myndir

Comparison of rotating disc galaxies in the distant Universe and the present day
Comparison of rotating disc galaxies in the distant Universe and the present day
texti aðeins á ensku
Comparison of rotating disc galaxies in the distant Universe and the present day
Comparison of rotating disc galaxies in the distant Universe and the present day
texti aðeins á ensku

Myndskeið

ESOcast 100 Light: Dark Matter Less Influential in Early Universe (4K UHD)
ESOcast 100 Light: Dark Matter Less Influential in Early Universe (4K UHD)
texti aðeins á ensku
Comparison of rotating disc galaxies in the distant Universe and the present day
Comparison of rotating disc galaxies in the distant Universe and the present day
texti aðeins á ensku
Comparison of rotating disc galaxies in the distant Universe and the present day
Comparison of rotating disc galaxies in the distant Universe and the present day
texti aðeins á ensku

Sjá einnig