eso1426is — Fréttatilkynning

Besta myndin sem náðst hefur af samruna vetrarbrauta í hinum fjarlæga alheimi

ALMA beitir aðferðum Sherlock Holmes

26. ágúst 2014

Alþjóðlegur hópur stjörnufræðinga hefur með hjálp Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) og nokkrum öðrum sjónaukum á Jörðu niðri og í geimnum, náð bestu myndinni hingað til af árekstra tveggja vetrarbrauta þegar alheimurinn var aðeins helmingur af aldri sínum í dag. Stjörnufræðingarnir nutu aðstoðar þyngdarlinsu sem leddi þetta annars ósýnilega fyrirbæri í ljós. Þessar nýju rannsóknir á vetrarbrautinni H-ATLAS J142935.3-002836 sýna að þetta flókna og fjarlæga fyrirbæri minnir um margt á mun nálægari samruna tveggja vetrarbrauta, Loftnetið.

Skáldskaparspæjarinn frægi Sherlock Holmes notaði gjarnan stækkunargler til að finna næsta ósýnilegar en mikilvægar vísbendingar. Í dag nota stjörnufræðingar stækkunareiginleika sjónauka á Jörðu niðri og í geimnum [1] auk risavaxinna stjarnfræðilegra linsa til að rannsaka stjörnumyndun í árdaga alheims.

„Þótt stærð sjónauka takmarki störf stjörnufræðinga er í sumum tilvikum hægt að greina mun fínni smáatriði með hjálp náttúrulegra linsa sem alheimurinn hefur búið til,“ segir Hugo Messier stjörnufræðingur við Universidad de Concepción í Chile og Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa í Portúgal, aðalhöfundur greinar um rannsóknina. „Almenna afstæðiskenning Einsteins spáir fyrir um að ef massi verður á vegi ljósgeisla, ferðast hann ekki með beinni línnu heldur sveigist á svipaðan hátt og ljós brotnar þegar það ferðast í gegnum venjulegar linsur.“

Massamikil fyrirbæri eins og vetrarbrautir og vetrarbrautaþyrpingar mynda slíkar stjarnfræðilegar linsur og sveigja ljós sem berst frá fyrirbærum á bak við þau vegna sterks þyngdarsviðs. Þetta er kallað þyngdarlinsuhrif. Stækkunareiginleikar þyngdarlinsuhrifa gera stjörnufræðingum kleift að sjá og rannsaka fyrirbæri sem ella væru ósýnileg og bera nálægar vetrarbrautir saman við mun fjarlægari vetrarbrautir fyrr í sögu alheimsins.

Til þess að þyngdarlinsuhrifin virki þarf linsuvetrarbrautin og sú sem er fyrir aftan hana að raðast mjög nákvæmlega upp.

„Handahófskennd uppröðun sem þessi er fremur sjaldgæf og alla jafna er erfitt að finna slíkt, en nýlegar rannsóknir hafa sýnt að við getum fundið þessi fyrirbæri mun betur með mælingum í fjar-innrauðum og millímetra-bylgjulengdum,“ bættir Hugo Messias við.

H-ATLAS J142935.3-002836 (eða einfaldlega H1429-0028) er dæmi um slíka linsu en hún fannst í kortlagningarverkefninu Herschel Astrophysical Terahertz Large Area Survey (H-ATLAS). Þótt hún sé afar dauf á ljósmyndum í sýnilegu ljósi, er hún ein bjartasta fjar-innrauða þyngdarlinsan sem fundist hefur hingað til, jafnvel þótt við sjáum hana á þeim tíma í sögu alheimsins þegar alheimurinn var aðeins rétt rúmlega helmingur af aldri sínum í dag.

Það var á mörkum þess að hægt væri að rannsaka þetta fyrirbæri svo stjörnufræðingarnir urðu að nota öflugustu sjónauka heims — bæði á Jörðinni og í geimnum — þar á meðal Hubble geimsjónauka NASA og ESA, ALMA, Keck sjónaukann, Karl Jansky Very Large Array (JVLA) og fleiri. Mismunandi sjónaukar gáfu mismunandi upplýsingar sem síðan var hægt að sameina til að fá bestu innsýnina hingað til af þessu óvenjulega fyrirbæri.

Myndir frá Hubble og Keck sýndu í smáatriðum ljóshring, kominn til af þyngdarkraftinum, í kringum vetrarbrautina í forgrunni. Myndir með háupplausn sýndu líka að linsuvetrarbrautin er skífuvetrarbraut á rönd — svipuð Vetrarbrautinni okkar — sem hylur að hluta ljósið í bakgrunninum sökum mikilla rykskýja í henni.

Rykhylan er hins vegar ekki vandamál fyrir ALMA og JVLA því báðar þessar stjörnustöðvar mæla alheiminn í lengri bylgjulengdum sem ryk hefur ekki áhrif á. Með gögnum frá þeim uppgötvuðu stjörnufræðingarnir að fyrirbærin í bakgrunni voru í raun tvær vetrarbrautir að rekast saman. Eftir að það varð jóst byrjuðu ALMA og JVLA að leika lykilhlutverk í rannsókninni.

ALMA mældi einkum kolmónoxíð sem gerir kleift að rannsaka í smáatriðum stjörnumyndun í vetrarbrautunum. Mælingar ALMA gerðu mönnum ennfremur kleift að mæla hreyfingu efnis í þeim. Það var nauðsynlegt til að sýna að bakgrunnsfyrirbærið var sannarlega samruni tveggja vetrarbrauta sem mynda hundruð nýrra stjarna ár hvert. Önnur samrunavetrarbrautin sýndi einnig merki um snúning sem bendir til þess að fyrir áreksturinn hafi hún verið skífuvetrarbraut.

Þessi fjarlægi vetrarbrautasamruni minnir um margt á annan samruna tveggja vetrarbrauta sem eru miklu nær okkur, Loftnetsþokurnar. Vetrarbrautirnar sem þar eru að rekast saman voru sennilega skífuvetrarbrautir. Í Loftnetinu myndast aðeins nokkrir tugir sólmassa af stjörnum á hverju ári á meðan H1429-0028 breytir um 400 sólmössum af sínu gasi í stjörnur ár hvert.

„Alma gerIr okkur kleift að leysa ráðgátur eins og þessa því sjónaukinn gefur okkur upplýsingar um hraðann á gasinu í vetrarbrautunum sem leysir ýmsar flækjur og sýnir augljós merki um vetrarbrautasamruna. Þessi fallega rannsókn grípur vetrarbrautasamruna glóðvolgann um leið og í honum verður öflug stjörnumyndunarhrina,“ segir Rob Ivison, rannsóknarstjóri ESO og meðhöfundur greinarinnar.

Skýringar

[1] Á meðal þeirra mælitækja sem notuð voru til að varpa ljósi á þessa ráðgátu voru þrír sjónaukar frá ESO: ALMA, APEX og VISTA. Aðrir sjónaukar og önnur verkefni sem einnig komu við sögu eru: Hubble geimsjónauki NASA og ESA, Gemini South sjónaukinn, Keck-II sjónaukinn, Spitzer geimsjónauki NASA, Jansky Very Large Array, CARMA, IRAM og SDSS og WISE.

Frekari upplýsingar

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), alþjóðleg stjörnustöð, er samstarfsverkefni Evrópu, Norður Ameríku og Austur Asíu í samvinnu við Chile. Í Evrópu er verkefnið fjármagnað af ESO, í Norður Ameríku af National Science Foundation (NSF) í samstarfi við National Research Council of Canada (NRC) og National Science Council of Taiwan (NSC) og í Austur Asíu af National Insitutes of Natural Sciences (NINS) í Japan í samstarfi við Academia Sinica (AS) í Taívan. ESO sér um smíði og rekstur ALMA fyrir hönd Evrópu en National Radio Astronomy Observatory (NRAO), sem lýtur stjórn Associated Universities, Inc. (AUI), fyrir hönd Norður Ameríku og National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) fyrir hönd austur Asíu. Samþætt stjórnun á smíði, prófun og rekstri ALMA er í umsjá Joint ALMA Observatory (JAO).

Skýrt var frá þessari rannsókn í greininni „Herschel-ATLAS and ALMA HATLAS J142935.3-002836, a lensed major merger at redshift 1.027“ eftir Hugo Messias o.fl., sem birtist á vefnum hinn 26. ágúst 2014 í tímaritinu Astronomy & Astrophysics.

Rannsóknarteymið samanstendur af þeim Hugo Messias (Universidad de Concepción, Barrio Universitario, Chile; Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa, Portúgal), Simon Dye (School of Physics and Astronomy, University of Nottingham, Bretlandi), Neil Nagar (Universidad de Concepción, Barrio Universitario, Chile), Gustavo Orellana (Universidad de Concepción, Barrio Universitario, Chile), R. Shane Bussmann (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Bandaríkjunum), Jae Calanog (Department of Physics & Astronomy, University of California, Bandaríkjunum), Helmut Dannerbauer (Universität Wien, Institut für Astrophysik, Austurríki), Hai Fu (Astronomy Department, California Institute of Technology, Bandaríkjunum), Edo Ibar (Pontificia Universidad Católica de Chile, Departamento de Astronomía y Astrofísica, Chile), Andrew Inohara (Department of Physics & Astronomy, University of California, Bandaríkjunum), R. J. Ivison (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Bretlandi; ESO, Garching, Þýskalandi), Mattia Negrello (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Ítalíu), Dominik A. Riechers (Astronomy Department, California Institute of Technology, Bandaríkjunum; Department of Astronomy, Cornell University, Bandaríkjunum), Yun-Kyeong Sheen (Universidad de Concepción, Barrio Universitario, Chile), Simon Amber (The Open University, Milton Keynes, Bretlandi), Mark Birkinshaw (H. H. Wills Physics Laboratory, University of Bristol, Bretlandi; Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Bandaríkjunum), Nathan Bourne (School of Physics and Astronomy, University of Nottingham, Bretlandi), Dave L. Clements (Astrophysics Group, Imperial College London, Bretlandi), Asantha Cooray (Department of Physics & Astronomy, University of California, Bandaríkjunum; Astronomy Department, California Institute of Technology, Bandaríkjunum), Gianfranco De Zotti (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Ítalíu), Ricardo Demarco (Universidad de Concepción, Barrio Universitario, Chile), Loretta Dunne (Department of Physics and Astronomy, University of Canterbury, Nýja Sjálandi; Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Bretlandi), Stephen Eales (School of Physics and Astronomy, Cardiff University, Bretlandi), Simone Fleuren (School of Mathematical Sciences, University of London, Bretlandi), Roxana E. Lupu (Department of Physics and Astronomy, University of Pennsylvania, Bandaríkjunum), Steve J. Maddox (Department of Physics and Astronomy, University of Canterbury, Nýja Sjálandi; Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Bretlandi), Michał J. Michałowski (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Bretlandi), Alain Omont (Institut d’Astrophysique de Paris, UPMC Univ. Paris, Frakklandi), Kate Rowlands (School of Physics & Astronomy, University of St Andrews, Bretlandi), Dan Smith (Centre for Astrophysics Research, Science & Technology Research Institute, University of Hertfordshire, Bretlandi), Matt Smith (School of Physics and Astronomy, Cardiff University, Bretlandi) og Elisabetta Valiante (School of Physics and Astronomy, Cardiff University, Bretlandi).

ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. 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 þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 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

Hugo Messias
Universidad de Concepción, Chile / Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa, Portugal
Sími: +351 21 361 67 47/30
Tölvupóstur: hmessias@oal.ul.pt

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 eso1426.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso1426is
Nafn:H-ATLAS J142935.3-002836
Tegund:Early Universe : Galaxy : Type : Gravitationally Lensed
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, Atacama Pathfinder Experiment, CARMA, Gemini Observatory, Hubble Space Telescope, Spitzer Space Telescope, Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy
Science data:2014A&A...568A..92M

Myndir

Merging galaxies in the distant Universe through a gravitational magnifying glass
Merging galaxies in the distant Universe through a gravitational magnifying glass
texti aðeins á ensku
How gravitational lensing acts like a magnifying glass
How gravitational lensing acts like a magnifying glass
texti aðeins á ensku
Wide-field view of the sky around the gravitationally lensed galaxy merger H-ATLAS J142935.3-002836
Wide-field view of the sky around the gravitationally lensed galaxy merger H-ATLAS J142935.3-002836
texti aðeins á ensku
Merging galaxies in the distant Universe through a gravitational magnifying glass
Merging galaxies in the distant Universe through a gravitational magnifying glass
texti aðeins á ensku

Myndskeið

Zooming in on a gravitationally lensed galaxy merger in the distant Universe
Zooming in on a gravitationally lensed galaxy merger in the distant Universe
texti aðeins á ensku
Artist's impression of gravitational lensing of a distant merger
Artist's impression of gravitational lensing of a distant merger
texti aðeins á ensku

Sjá einnig