eso1738is — Fréttatilkynning

MUSE rannsakar ókortlögð undirdjúp Hubble Ultra Deep Field

Dýpsta litrófsrannsókn sem gerð hefur verið

29. nóvember 2017

Stjörnufræðingar sem notuðu MUSE mælitækið á Very Large Telescope ESO í Chile hafa gert dýpstu litrófsrannsókn sem gerð hefur verið til þessa. Stjörnufræðingarnir beindu sjónum sínum að Hubble Ultra Deep Field svæðinu og mældu eiginleika og fjarlægðina til 1600 mjög daufra vetrarbrauta, þar á meðal 72 vetrarbrauta sem hafa aldrei sést áður, ekki einu sinni á myndum Hubbles. Þessi brautryðjendarannsókn hefur þegar leitt til tíu vísindagreina sem eru birtar í sérstöku hefti Astronomy & Astrophysics. Upplýsingarnar gefa stjörnufræðingum nýja innsýn í myndun stjarna í árdaga alheimsins og gerir þeim kleift að rannsaka hreyfingar og aðra eiginleika frumvetrarbrauta — þökk sé einstöku litrófsgreinigæðum MUSE mælitækisins.

MUSE HUDF Survey hópurinn, undir forystu Roland Bacon við Lyonháskóla (CRAL, CNRS) í Frakklandi, notaði MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) til að rannsaka Hubble Ultra Deep Field (heic0406), svæði í stjörnumerkinu Ofninum sem hefur verið rannsakað gríðarmikið. Afraksturinn er dýpstu litrófsmælingar sem gerðar hafa verið. Nákvæmar litrófsupplýsingar fengust fyrir 1600 vetrarbrautir eða tífalt fleiri en sjónaukar á Jörðinni hafa safnað á svæðinu á síðastliðin tíu ár eða svo.

Upprunalegu HUDF djúpmyndir Hubble geimsjónauka NASA og ESA voru birtar árið 2004 og ruddu þær brautina fyrir mælingar af þessu tagi. Í þeim sáum við lengra en nokkru sinni fyrr. Á myndunum sáust vetrarbrautir innan við milljarði ára eftir Miklahvell. Hubble og aðrir sjónaukar hafa margoft skoðað svæðið aftur og hafa þær mælingar leitt til dýpstu myndar sem tekin hefur verið af alheiminum til þessa [1]. Nú hefur MUSE mælitækið — auk margrar annarra — leitt í ljós 72 áður óséðar vetrarbrautir á þessu agnarsmáa svæði á himninum.

„MUSE getur nokkuð sem Hubble getur ekki, þ.e. klofið ljósið frá öllum punkuppsprettum á myndinni í frumliti sína og þannig búið til litróf. Þetta gerir okkur kleift að mæla fjarlægðir, liti og aðra eiginleika allra vetrarbrauta sem við sjáum — þar á meðal nokkurra sem Hubble sér ekki,“ segir Roland Bacon um mælingarnar.

MUSE gögnin gefa okkur nýja mynd af daufum og órafjarlægum vetrarbrautum sem við sjáum skömmu eftir að alheimurinn varð til fyrir um 13 milljörðum ára. Tækið kom auga á vetrarbrautir sem eru 100 sinnum daufari en sést hafa í eldri rannsóknum og þannig dýpkað skilning okkar á vetrarbrautum í gegnum söguna.

Í rannsókninni fundust 72 vetrarbrautir sem kallast Lyman-alfa gjafar en þær gefa aðeins frá sér Lyman alfa geislun [2]. Skilningur okkar í dag á myndun stjarna getur ekki útskýrt fyllilega þessar vetrarbrautir sem virðast aðeins skína skært í þessu eina ljósi. MUSE klýfur ljósið í frumliti sína svo þessi fyrirbæri verða greinileg í gögnum tækisins en eru samt hvergi sjáanleg á djúpum myndum eins og frá Hubble.

„MUSE hefur einstaka getu til að draga fram upplýsingar um fyrstu vetrarbrautirnar í alheiminum — jafnvel á svæði á himninum sem hefur þegar verið mikið rannsakað,“ útskýrir Jarle Brinchman við Leiden háskóla í Hollandi og Institute of Astrophysics and Space Sciences við CAUP í Porto í Portúgal, aðalhöfundur einnar greinarinnar um rannsóknina. „Við fáum nýjar upplýsingar um þessar vetrarbrautir sem aðeins er hægt að afla með litrófsgreiningu, upplýsingar eins og efnainnihald og innri hreyfingu — ekki vetrarbraut fyrir vetrarbraut heldur fyrir allar vetrarbrautirnar í einu!.“

Önnur mikilvæg niðurstaða rannsóknarinnar er kerfisbundin mæling á björtum vetnishjúpum í kringum vetrarbrautir í árdaga alheimsins sem gefur stjörnufræðingum nýja leið til að rannsaka hvernig efni flæðir inn og út úr fyrstu vetrarbrautunum.

Gagnagrunnurinn býr yfir mörgum öðrum möguleikum sem sagt er frá í greinunum, þar á meðal rannsókn á hlutverki daufra vetrarbrauta við endurjónunarskeiðið, samruna vetrarbrauta þegar alheimurinn var ungur, vetrarbrautavinda og myndun stjarna, sem og að kortleggja hreyfingu stjarna í árdaga alheimsins.

„Það ótrúlega er að gögnunum var aflað án þessa að aðlögunarsjóntækjabúnaður MUSE væri notaður. Þegar stjörnufræðingar ESO og verkfræðingar nota hann fáum við enn byltingarkenndari gögn,“ segir Roland Bacon að lokum [3].

Skýringar

[1] Hubble Ultra Deep Field er eitt mest rannsakað svæðið í geimnum. Hingað til hafa þrettán mælitæki á átta sjónaukum, þar á meðal ALMA sjónaukinn sem ESO tekur þátt í (eso1633), gert mælingar á svæðinnu frá röntgengeislum yfir í útvarpbylgjur.

[2] Neikvætt hlaðnar rafeindir sem svífa í kringum jákvætt hlaðinn atómkjarna hafa skömmtuð orkustig. Það er, þær geta aðeins haft ákveðin orkustig og geta eingöngu færst á milli þeirra með því að taka til sín eða gefa frá sér nákvæman orkuskammt. Lyman-alfa geislun verður til þegar rafeindir í vetnisatómum falla úr öðru orkustigi niður á lægsta orkustig. Ákveðinn orkuskammtur sem tapast losnar sem ljós með tiltekinni bylgjulengd á útfjólubláa hluta litrófsins sem stjörnufræðingar geta greint með sjónaukum á Jörðinni í tilviki fyrirbæra með hátt rauðviik. Í þessum gagnagrunni sést Lyman-alfa geislun með rauðvik z ~ 3-6,6 sem sýnilegt eða nær-innrautt ljós.

[3] Aðlögunarsjóntækjabúnaður MUSE hefur þegar leitt í ljós áður óséðan hring í kringum hringþokuna IC 4406 (eso1724).

Frekari upplýsingar

Greint er frá niðurstöðum rannsóknarinnar í tíu greinum í tímaritinu Astronomy & Astrophysics.

Í rannsóknarteyminu eru Roland Bacon (University of Lyon, Lyon, France), Hanae Inami (University of Lyon, Lyon, France), Jarle Brinchmann (Leiden Observatory, Leiden, the Netherlands; Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Porto, Portugal), Michael Maseda (Leiden Observatory, Leiden, the Netherlands), Adrien Guerou (IRAP, Université de Toulouse, France; ESO, Garching, Germany), A. B. Drake (University of Lyon, Lyon, France), H. Finley (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, France), F. Leclercq (University of Lyon, Lyon, France), E. Ventou (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, France), T. Hashimoto (University of Lyon, Lyon, France), Simon Conseil (University of Lyon, Lyon, France), David Mary (Laboratoire Lagrange, Nice, France), Martin Shepherd (University of Lyon, Lyon, France), Mohammad Akhlaghi (University of Lyon, Lyon, France), Peter M. Weilbacher (Leibniz-Institut für Astrophysik Postdam, Postdam, Germany), Laure Piqueras (University of Lyon, Lyon, France), Lutz Wisotzki (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Germany), David Lagattuta (University of Lyon, Lyon, France), Benoit Epinat (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, France; Aix Marseille Université, Marseille, France), Sebastiano Cantalupo (ETH Zurich, Zurich, Switzerland), Jean Baptiste Courbot (University of Lyon, Lyon, France; ICube, Université de Strasbourg, Strasbourg, France), Thierry Contini (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, France), Johan Richard (University of Lyon, Lyon, France), Rychard Bouwens (Leiden Observatory, Leiden, the Netherlands), Nicolas Bouché (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, France), Wolfram Kollatschny (AIG, Universität Göttingen, Göttingen, Germany), Joop Schaye (Leiden Observatory, Leiden, the Netherlands), Raffaella Anna Marino (ETH Zurich, Zurich, Switzerland), Roser Pello (IRAP, Université de Toulouse, Toulouse, France), Christian Herenz (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Germany), Bruno Guiderdoni (University of Lyon, Lyon, France), Marcella Carollo (ETH Zurich, Zurich, Switzerland), S. Hamer (University of Lyon, Lyon, France), B. Clément (University of Lyon, Lyon, France), G. Desprez (University of Lyon, Lyon, France), L. Michel-Dansac (University of Lyon, Lyon, France), M. Paalvast (Leiden Observatory, Leiden, the Netherlands), L. Tresse (University of Lyon, Lyon, France), L. A. Boogaard (Leiden Observatory, Leiden, the Netherlands), J. Chevallard (Scientific Support Office, ESA/ESTEC, Noordwijk, the Netherlands) S. Charlot (Sorbonne University, Paris, France), J. Verhamme (University of Lyon, Lyon, France), Marijn Franx (Leiden Observatory, Leiden, the Netherlands), Kasper B. Schmidt (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Germany), Anna Feltre (University of Lyon, Lyon, France), Davor Krajnović (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Germany), Eric Emsellem (ESO, Garching, Germany; University of Lyon, Lyon, France), Mark den Brok (ETH Zurich, Zurich, Switzerland), Santiago Erroz-Ferrer (ETH Zurich, Zurich, Switzerland), Peter Mitchell (University of Lyon, Lyon, France), Thibault Garel (University of Lyon, Lyon, France), Jeremy Blaizot (University of Lyon, Lyon, France), Edmund Christian Herenz (Department of Astronomy, Stockholm University, Stockholm, Sweden), D. Lam (Leiden University, Leiden, the Netherlands), M. Steinmetz (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Germany) and J. Lewis (University of Lyon, Lyon, France).

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, Extremely Large Telescope eða ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

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

Roland Bacon
Lyon Centre for Astrophysics Research (CRAL)
France
Farsími: +33 6 08 9 14 27
Tölvupóstur: roland.bacon@univ-lyon1.fr

Jarle Brinchmann
University of Leiden
Netherlands
Farsími: +31 6 50 92 51 89
Tölvupóstur: jarle@strw.leidenuniv.nl

Davor Krajnovic
Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam
Germany
Farsími: +49 160 24 34 574
Tölvupóstur: dkrajnovic@aip.de

Thierry Contini
Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie
France
Farsími: +33 6 62 64 12 68
Tölvupóstur: thierry.contini@irap.omp.eu

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 eso1738.

Myndir

The Hubble Ultra Deep Field seen with MUSE
The Hubble Ultra Deep Field seen with MUSE
texti aðeins á ensku
The Hubble Ultra Deep Field 2012
The Hubble Ultra Deep Field 2012
texti aðeins á ensku
Glowing haloes around distant galaxies
Glowing haloes around distant galaxies
texti aðeins á ensku

Myndskeið

ESOcast 140 Light: MUSE Dives into the Hubble Ultra Deep Field
ESOcast 140 Light: MUSE Dives into the Hubble Ultra Deep Field
texti aðeins á ensku
Zooming into the MUSE view of the Hubble Ultra Deep Field
Zooming into the MUSE view of the Hubble Ultra Deep Field
texti aðeins á ensku
Panning across the MUSE view of the Hubble Ultra Deep Field
Panning across the MUSE view of the Hubble Ultra Deep Field
texti aðeins á ensku
Flying through the MUSE view of the Hubble Ultra Deep Field
Flying through the MUSE view of the Hubble Ultra Deep Field
texti aðeins á ensku
MUSE charts distances in the Hubble Ultra Dee Field
MUSE charts distances in the Hubble Ultra Dee Field
texti aðeins á ensku
MUSE reveals glowing haloes around distant galaxies
MUSE reveals glowing haloes around distant galaxies
texti aðeins á ensku

Sjá einnig