Lehdistötiedote

Pähkinä galaksimme sydämessä

ESO:n teleskoopit koostavat tähän mennessä parhaat kolmiulotteiset kartat Linnunradan keskuspullistumasta

12. syyskuuta 2013

Kaksi tähtitieteilijäryhmää on käyttänyt havaintoja ESO:n teleskoopeilta tehdäkseen tähän mennessä parhaan kolmiulotteisen kartan Linnunradan keskustasta. He havaitsivat, että tietyistä suunnista katsottuna keskiosat muistuttavat maapähkinää, tai X-kirjainta. Tämä outo muoto kartoitettiin käyttäen ESO:n VISTA-teleskoopin julkista havaintoaineistoa yhdessä satojen hyvin himmeiden, Linnunradan keskustan tähtien liikkeistä tehtyjen mittausten kanssa.

Yksi tärkeimmistä ja massiivisimmista osista galaksia on keskuspullistuma. Tämä valtava, keskeinen, noin 10 miljardin tähden pilvi ulottuu tuhansien valovuosien alueelle, mutta sen rakennetta tai alkuperää ei ymmärretä hyvin.

Valitettavasti tarkkailupaikaltamme galaksin kiekon sisällä näkymä tähän keskusalueeseen — noin 27 tuhannen valovuoden etäisyydellä — on pahasti tiheiden kaasu- ja tomupilvien peittämä. Tähtitieteilijät voivat saada hyvän kuvan keskuspullistumasta vain havaitsemalla pitempien aallonpituuksien valoa, kuten infrapunavaloa, joka kulkee tomupilvien halki.

Varhaisemmat, 2MASS-infrapunakartoituksen havainnot olivat jo vihjanneet, että keskuspullistumalla saattoi olla arvoituksellinen X:n muotoinen rakenne. Nyt kaksi tiedemiesryhmää on käyttänyt uusia havaintoja useilta ESO:n teleskoopeilta saadakseen paljon selvemmän kuvan keskuspullistuman rakenteesta.

Ensimmäinen ryhmä, MPE:stä (Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik), Garchingista, Saksasta käytti ESO:n Chilessä sijaitsevan Paranalin observatorion VISTA-teleskoopilla tehtyä VVV-lähi-infrapunakartoitusta [1] (eso1101, eso1128, eso1141, eso1242, eso1309). Tämä uusi julkinen kartoitus paljastaa tähtiä, jotka ovat kolmekymmentä kertaa himmeämpiä kuin aikaisemmissa keskuspullistuman kartoituksissa. Ryhmä tunnisti kaikkiaan 22 miljoonaa punaisten jättiläistähtien luokkaan kuuluvaa tähteä, joiden ominaisuudet tunnetaan niin hyvin, että niiden etäisyydet voidaan laskea [2].

"VISTA:n tähtiluettelon syvyys ylittää reilusti aikaisemmat tutkimukset ja voimme havaita koko näiden tähtien populaation muualla kuin kaikkein eniten pölyn peittämillä alueilla," selittää Christopher Wegg (MPE), joka on ensimmäisen tutkimuksen pääkirjoittaja. "Tästä tähtien jakaumasta voimme sitten tehdä kolmiulotteisen kartan galaksin keskuspullistumasta. Tämä on ensimmäinen kerta, kun tällainen kartta on tehty olettamatta mallia keskuspullistuman muodosta."

"Havaitsimme, että oman galaksimme sisäosilla on sivulta katsottuna kuoressaan olevan maapähkinän muoto ja hyvin pitkuliaan sauvan muoto ylhäältä katsottuna", lisää Ortwin Gerhard, ensimmäisen tutkimusjulkaisun kanssakirjoittaja ja MPE:n dynamiikkaryhmän johtaja [3]. "Tämä on ensimmäinen kerta, kun voimme nähdä tämän selvästi omassa Linnunradassamme ja ryhmämme sekä muiden tekemät simulaatiot osoittavat, että tämä muoto on tyypillinen sauvagalaksille, joka sai alkunsa puhtaasta tähtien kiekosta."

Toinen kansainvälinen tutkimusryhmä, johtajanaan jatko-opiskelija Sergio Vásquez (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile ja ESO, Santiago, Chile) käytti erilaista lähestymistapaa keskuspullistuman rakenteen selvittämiseksi. Vertailemalla MPG/ESO 2.2-metrin teleskoopilla yhdentoista vuoden välein otettuja kuvia he saattoivat mitata keskuspullistuman tähtien liikkeiden aiheuttamia pikkuruisia siirtymiä taivaalla. Nämä yhdistettiin samojen tähtien liikkeistä tehtyihin mittauksiin näkösäteen suunnassa Maapalloa kohti tai siitä poispäin yli 400 tähden kolmiulotteisten liikkeiden kartoittamiseksi [4].

"Tämä on ensimmäinen kerta, kun on saatu suuri määrä nopeuksia yksittäisille tähdille kolmessa ulottuvuudessa molemmilla puolilla keskuspullistumaa," päättää Vásquez. "Havaitsemamme tähdet näyttäisivät virtaavan pitkin X:n muotoisen keskuspullistuman haaroja niiden ratojen viedessä niitä ylös ja alas sekä ulos Linnunradan tasosta. Kaikki tämä sopii oikein hyvin tieteen eturintaman mallien ennustuksiin!"

Tähtitieteilijät ajattelevat, että Linnunrata oli alunperin puhdas tähtien kiekko, joka muodosti litteän sauvan miljardeja vuosia sitten [5]. Sen sisäosat luhistuivat sitten muodostaen uusissa havainnoissa näkemämme kolmiulotteisen maapähkinän muodon.

Lisähuomiot

[1] VVV on lyhenne sanoista VISTA Variables in the Via Lactea Survey (eli VISTA-muuttujat Linnunrata-kartoituksessa). Tämä on yksi kuudesta suuresta VISTA-teleskoopilla tehtävästä kartoituksesta. VVV-kartoituksen havaintoaineisto on laitettu julkisesti saataville kansainväliselle tiedeyhteisölle ESO:n tiedearkiston kautta, mikä mahdollisti MPE:n tutkimuksen.

[2] Punaisen rykelmän jättiläistähdet valittiin tähän tutkimukseen, sillä niitä voidaan käyttää standardikynttilöinä: tässä vaiheessa jättiläistähtien elämää niiden kirkkaus on jokseenkin riippumaton niiden iästä tai koostumuksesta. Tähtiä pimentävän kaasun ja pölyn määrä lasketaan suoraan punaisen rykelmän tähtien havaituista väreistä niin, että niiden kirkkausjakauma ilman pimentymää voidaan mitata. Sitten koska punaisen rykelmän tähdillä on lähes sama ominaiskirkkaus, saadaan tästä summittaiset etäisyydet kullekin tähdelle. VVV-kartoituksen hyvä alueellinen kattavuus teki mahdolliseksi tehdä mittauksia kautta koko Linnunradan sisäosien ja näistä koostettiin sitten keskuspullistuman rakenteen kolmiulotteiset mittaukset.

[3] Samanlaisia maapähkinämuotoja on havaittu muiden galaksien keskuspullistumissa ja niiden muodostuminen on ennustettu tietokonesimulaatioista, jotka osoittavat, että maapähkinämuoto muodostuu tähdistä, jotka ovat radoilla, jotka muodostavat X:n muotoisen rakenteen.

[4] Näiden radiaalinopeuksien havainnot tehtiin kähyttäen ESO:n VLT-teleskoopin FLAMES-GIRAFFE -spektrograafia ja Las Campanasin observatorion IMACS-spektrograafia.

[5] Monilla galakseilla, Linnunrata mukaanlukien, on pitkiä, kapeita rakenteita keskusalueidensa halki. Niitä kutsutaan sauvoiksi.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa “Mapping the three-dimensional density of the Galactic bulge with VVV red clump stars”, jonka kirjoittivat C. Wegg et al. Julkaisu ilmestyy julkaisusarjassa Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, sekä “3D kinematics through the X-shaped Milky Way bulge”, jonka kirjoittivat S. Vásquez et al., joka on hiljattain julkaistu julkaisusarjassa Astronomy & Astrophysics.

Alignment of the Angular Momentum Vectors of Planetary Nebulae in the Galactic Bulge", joka ilmestyy julkaisusarjassa Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Ensimmäiseen tutkimusryhmään kuuluvat C. Wegg ja O. Gerhard (molemmat: Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik, Garching, Saksa).

Toiseen tutkimusryhmään kuuluvat S. Vásquez (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; ESO, Santiago, Chile), M. Zoccali (Pontificia Universidad Católica de Chile), V. Hill (Université de Nice Sophia-Antipolis, CNRS, Observatoire de la Côte d’Azur, Nizza, Ranska), A. Renzini (INAF − Osservatorio Astronomico di Padova, Italia; Observatoire de Paris, Ranska), O. A. González (ESO, Santiago, Chile), E. Gardner (Université de Franche-Comté, Besançon, Ranska), V. P. Debattista (University of Central Lancashire, Preston, UK), A. C. Robin (Université de Franche-Comté), M. Rejkuba (ESO, Garching, Saksa), M. Baffico (Pontificia Universidad Católica de Chile), M. Monelli (Instituto de Astrofísica de Canarias & Universidad de La Laguna, La Laguna, Teneriffa, Espanja), V. Motta (Universidad de Valparaiso, Chile) ja D. Minniti (Pontificia Universidad Católica de Chile; Vatikaanin observatorio, Italia).

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

• Tutkimusjulkaisut : Wegg et al. ja Vasquez et al.
• Valokuvia VISTA-teleskoopista
• Valokuvia VLT-teleskoopista

Yhteystiedot

Christopher Wegg
Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 30000 3715
Sähköposti: wegg@mpe.mpg.de

Ortwin Gerhard
Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 30000 3539
Sähköposti: gerhard@mpe.mpg.de

Sergio Vásquez
Instituto de Astrofísica — P. Universidad Católica
Santiago, Chile
Puh.: +56 2 2354 4940
Sähköposti: svasquez@astro.puc.cl

Manuela Zoccali
Instituto de Astrofísica — P. Universidad Católica
Santiago, Chile
Puh.: +56 2 2354 4940
Sähköposti: mzoccali@astro.puc.cl

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

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media