eso1522is — Fréttatilkynning

Nákvæmasta mynd sem tekin hefur verið af hinum fjarlæga alheimi

Ótrúleg smáatriði sjást í mælingum ALMA á Einsteinshring

8. júní 2015

ALMA Long Baseline verkefnið hefur skilað ótrúlega nákvæmri ljósynd af fjarlægri vetrarbraut verða fyrir þyngdarlinsuhrifum. Á myndinni sést stækkuð mynd af stjörnumyndunarsvæðum vetrarbrautarinnar en aldrei áður hafa viðlíka smáatriði sést í jafn fjarlægri vetrarbraut. Í nýju mælingunum sjást mun meiri smáatriði en í athugunum Hubble geimsjónauka NASA og ESA og sýna stjörnumyndunarsvæði í vetrarbrautinni sem eru risavaxnar hliðstæður við Sverðþokuna í Óríon.

ALMA Long Baseline verkefnið hefur skilað mörgum merkilegum mælingum og aflað betri gagna um ýmis fyrirbæri nálægt okkur og óralangt í burtu. Í árslok 2014 voru mælingar gerðar á fjarlægri vetrarbraut sem nefnist HATLAS J090311.6+003906, einnig þekkt sem SDP.81, en ljós frá henni hefur magnast upp fyrir tilverknað þyngdarlinsuhrifa. Milli SDP.81 og Jarðar [1] er stór vetrarbraut sem virkar eins og linsa sem sveigir ljós frá vetrarbrautinni fyrir aftan, svo úr verður fullkomið dæmi um fyrirbæri sem kallast Einsteinshringur [2].

Að minnsta kosti sex rannsóknarhópar [3] hafa, hver í sínu lagi, unnið úr gögnum ALMA á SDP.81. Afraksturinn er gríðarmikið magn upplýsinga um vetrarbrautina fjarlægu sem leiða í ljós ýmis smáatriði um uppbyggingu hennar, innihald, hreyfingu og aðra eðliseiginleika.

ALMA virkar eins og víxlmælir. Með öðrum orðum er hægt að tengja loftnetin sem mynda sjónaukann saman þannig að þau safni ljósi eins og einn risavaxinn sjónauki [4]. Fyrir vikið hafa myndir ALMA af SPD.81 allt að sex sinnum meiri upplausn [5] en myndir frá Hubble geimsjónauka NASA og ESA.

Háþróuð líkön stjörnufræðinga leiða í ljós áður óséðar myndanir í SDP.81 — risavaxin rykský úr köldu sameindagasi — fæðingastaði stjarna og reikistjarna. Líkönin gerðu mönnum kleift að leiðrétta ljósbjögun sem myndast af völdum þyngdarlinsunnar.

Mælingar ALMA eru af þessum sökum svo skýrar og skarpar að stjörnufræðingar geta séð stjörnumyndunarsvæði í vetrarbrautinni fjarlægu sem eru allt að 100 ljósár að stærð. Það jafngildir því að rannsaka risavaxna útgáfu af Sverðþokunni í Óríon sem framleiða þúsund sinnum fleiri nýjar stjörnur hinumegin í alheiminum. Þetta er í fyrsta sinn sem fyrirbæri af þessu tagi sjást úr svo mikilli fjarlægð.

„Mynd ALMA af vetrarbrautinni er stórkostleg,“ segir Rob Ivison, meðhöfundur tveggja greina og yfirmaður vísindarannsókna hjá ESO. „Stórt ljóssöfnunarsvæði ALMA, mikið bil milli loftneta og stöðugur lofthjúpur yfir Atacamaeyðimörkinni eru allt lykilþættir í því að einstök smáatriði koma fram bæði á myndunum og í litrófunum. Fyrir vikið eru mælingar okkar geyisnákvæmar og veita okkur heilmiklar upplýsingar um hreyfingu mismunandi hluta vetrarbrautarinnar. Við getum rannsakað vetrarbrautir hinumegin í alheiminum þegar þær renna saman og framleiða aragrúa stjarna. Þetta er það sem dregur mig á fætur á morgnana!“

Litrófsmælingar ALMA gerðu stjörnufræðingum kleift að mæla snúning vetrarbrautarinnar fjarlægu og áætla massa hennar. Mælingarnar sýna að gasið í vetrarbrautinni er óstöðugt. Í henni eru kekkir að þjappast saman sem í framtíðinni verða að nýjum risavöxnum stjörnumyndunarsvæðum.

Líkön af linsuhrifunum benda ennfremur til þess að vetrarbrautin í forgrunni geymi risasvarthol [5]. Miðsvæði SDP.81 eru dauf í mælingum ALMA og af því draga menn þá ályktun að í henni sé risasvarthol sem sé 200-300 milljón sinnum massameira en sólin.

Fjöldi birtra greina úr þessu eina gagnasafni ALMA sýnir vel hve spenntir stjörnufræðingar eru fyrir þeim möguleikum sem mælingar í hárri upplausn með mikilli ljóssöfnunargetu bjóða upp á. Þetta sýnir líka að í náinni framtíð eiga stjörnufræðingar eftir að gera enn fleiri uppgötvanir um leið og nýjar spurningar um eðli fjarlægra vetrarbrauta kvikna.

Skýringar

[1] Vetrarbrautin fjarlæga, sem verður fyrir þyngdarlinsuhrifunum, birtist okkur eins og hún leit þegar alheimurinn var aðeins 15% af aldri sínum í dag, aðeins 2,4 milljörðum ára eftir Miklahvell. Ljósið frá henni hefur verið meira en tvöfaldan aldur Jarðar (11,4 milljarða ára) að berast til okkar og lagði lykkju á leið sína í kringum massamiklu vetrarbrautina í forgrunni, sem er tiltölulega nálæg eða í um 4 milljarða ljósára fjarlægð.

[2] Almenna afstæðiskenning Albert Einsteins spáir fyrir um þyngdarlinsur. Samkvæmt afstæðiskenningunni sveigja fyrirbæri tíma og rúm. Ljósgeisli sem nálgast sveigt tímarúm ferðast eftir sveigjunni sem fyrirbærið myndar. Þetta gerir sérstaklega efnismiklum fyrirbærum — stórum vetrarbrautum og vetrarbrautaþyrpingum — kleift að verka sem náttúruleg stækkunargler í geimnum. Einsteinshringur er sérstök tegund þyngdarlinsu þar sem Jörðin, linsuvetrarbrautin í forgrunni og vetrarbrautin fyrir aftan hana eru í beinni línu svo úr verður ljósbognun sem birtist okkur sem hringur. Þetta fyrirbæri er útskýrt í myndskeiði A.

[3] Rannsóknarteymin eru tiltekin fyrir neðan.

[4] ALMA getur greint fínustu smáatriði þegar bilið milli loftneta er mest eða allt að 15 km. Hér má sjá dæmi um eldri mælingar á þyngdarlinsum sem gerðar voru með ALMA þegar loftnetin voru þétt saman og aðeins 500 metrar skildu á milli þeirra.

[5] Hægt er að greina smáatriði niður í 0,023 bogasekúndur, eða 23 millí-bogasekúndur, í mælingum ALMA. Hubble hefur rannsakað vetrarbrautina í nær-innrauðu ljósi með 0,16 bogasekúndna upplausn. Hafa ber í huga að Hubble greinir mun meiri smáatriði á styttri bylgjulengdum, niður í 0,022 bogasekúndur í nær-útfjólubláu. Hægt er að breyta upplausn ALMA með því að hafa bilið milli loftnetanna mismikið. Í þessum mælingum var mesta bil notað sem gaf hæstu mögulegu upplausn.

[6] Há upplausn myndarinnar frá ALMA gerir vísindamönnum kleift að leita að miðsvæðum vetrarbrautarinnar í bakgrunni, sem búast mætti við að sæist fyrir miðju Einsteinshringsins. Ef risasvarthol er í miðju vetrarbrautarinnar í forgrunni verður miðja Einsteinshringsins daufari. Dofnunin bendir þannig til þess hve massamikið svartholið er.

Frekari upplýsingar

Þessi rannsókn er kynnt í sjö greinum sem birtast í náinni framíð. Rannsóknarteymin eru eftirfarandi:

http://arxiv.org/abs/1503.07605
Yoichi Tamura (The University of Tokyo), Masamune Oguri (The University of Tokyo), Daisuke Iono (National Astronomical Observatory of Japan/SOKENDAI), Bunyo Hatsukade (National Astronomical Observatory of Japan), Yuichi Matsuda (National Astronomical Observatory of Japan/SOKENDAI), and Masao Hayashi (National Astronomical Observatory of Japan).

http://arxiv.org/abs/1503.08720
Simon Dye (University of Nottingham), Christina Furlanetto (University of Nottingham; CAPES Foundation, Ministry of Education of Brazil, Brazil), Mark Swinbank (Durham University), Catherine Vlahakis (Joint ALMA Observatory, Chile; ESO, Chile), James Nightingale (University of Nottingham), Loretta Dunne (University of Canterbury, New Zealand; Institute for Astronomy [IfA], Royal Observatory Edinburgh), Steve Eales (Cardiff University), Ian Smail (Durham), Ivan Oteo-Gomez (IfA, Edinburgh; ESO, Germany), Todd Hunter (National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, Virginia, USA), Mattia Negrello (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Vicolo Osservatorio, Padova, Italy), Helmut Dannerbauer (Universitat Wien, Vienna, Austria), Rob Ivison (IfA, Edinburgh; ESO, Germany), Raphael Gavazzi (Universite Pierre et Marie Curie, Paris), Asantha Cooray (California Institute of Technology, USA) and Paul van der Werf (Leiden University, The Netherlands).

http://arxiv.org/abs/1505.05148
Mark Swinbank (Durham University), Simon Dye (University of Nottingham), James Nightingale (University of Nottingham), Christina Furlanetto (University of Nottingham; CAPES Foundation, Ministry of Education of Brazil, Brazil), Ian Smail (Durham), Asantha Cooray (California Institute of Technology, USA), Helmut Dannerbauer (Universitat Wien, Vienna, Austria), Loretta Dunne (University of Canterbury, New Zealand; Institute for Astronomy [IfA], Royal Observatory Edinburgh), Steve Eales (Cardiff University), Raphael Gavazzi (Universite Pierre et Marie Curie, Paris), Todd Hunter (National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, Virginia, USA), Rob Ivison (IfA, Edinburgh; ESO, Germany), Mattia Negrello (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Vicolo Osservatorio, Padova, Italy), Ivan Oteo-Gomez (IfA, Edinburgh; ESO, Germany), Renske Smit (Durham), Paul van der Werf (Leiden University, The Netherlands), and Catherine Vlahakis (Joint ALMA Observatory, Chile; ESO, Chile).

http://arxiv.org/abs/1503.05558
Kenneth C. Wong (Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica (ASIAA), Taipei, Taiwan), Sherry H. Suyu (ASIAA, Taiwan), Satoki Matsushita (ASIAA, Taiwan)

http://arxiv.org/abs/1503.07997
Bunyo Hatsukade (National Astronomical Observatory of Japan, Tokyo, Japan) Yoichi Tamura (Institute of Astronomy, University of Tokyo, Tokyo, Japan), Daisuke Iono (National Astronomical Observatory of Japan; The Graduate University for Advanced Studies [SOKENDAI], Tokyo, Japan), Yuichi Matsuda (National Astronomical Observatory of Japan), Masao Hayashi (National Astronomical Observatory of Japan), Masamune Oguri (Research Center for the Early Universe, University of Tokyo, Tokyo, Japan; Department of Physics, University of Tokyo, Tokyo, Japan; Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe [Kavli IPMU, WPI], University of Tokyo, Chiba, Japan)

http://arxiv.org/abs/1503.02652
The ALMA Partnership, C. Vlahakis (Joint ALMA Observatory [JAO]; ESO) , T. R. Hunter (National Radio Astronomy Observatory [NRAO]), J. A. Hodge (NRAO) , L. M. Pérez (NRAO) , P. Andreani (ESO), C. L. Brogan (NRAO) , P. Cox (JAO, ESO) , S. Martin (Institut de Radioastronomie Millimétrique [IRAM]) , M. Zwaan (ESO) , S. Matsushita (Institute of Astronomy and Astrophysic, Taiwan) , W. R. F. Dent (JAO, ESO), C. M. V. Impellizzeri (JAO, NRAO), E. B. Fomalont (JAO, NRAO), Y. Asaki (National Astronomical Observatory of Japan; Institute of Space and Astronautical Science (ISAS), Japan Aerospace Exploration Agency [JAXA]) , D. Barkats (JAO, ESO) , R. E. Hills (Astrophysics Group, Cavendish Laboratory), A. Hirota (JAO; National Astronomical Observatory of Japan), R. Kneissl (JAO, ESO), E. Liuzzo (INAF, Istituto di Radioastronomia), R. Lucas ( Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble) , N. Marcelino (INAF), K. Nakanishi (JAO, National Astronomical Observatory of Japan), N. Phillips (JAO, ESO), A. M. S. Richards (University of Manchester), I. Toledo (JAO), R. Aladro (ESO), D. Broguiere (IRAM), J. R. Cortes (JAO, NRAO), P. C. Cortes (JAO, NRAO), D. Espada (ESO, National Astronomical Observatory of Japan), F. Galarza (JAO), D. Garcia-Appadoo (JAO, ESO), L. Guzman-Ramirez (ESO), A. S. Hales (JAO, NRAO) , E. M. Humphreys (ESO) , T. Jung (Korea Astronomy and Space Science Institute) , S. Kameno (JAO, National Astronomical Observatory of Japan) , R. A. Laing (ESO), S. Leon (JAO,ESO) , G. Marconi (JAO, ESO) , A. Mignano (INAF) , B. Nikolic (Astrophysics Group, Cavendish Laboratory), L. A. Nyman (JAO, ESO), M. Radiszcz (JAO), A. Remijan (JAO, NRAO), J. A. Rodón (ESO), T. Sawada (JAO, National Astronomical Observatory of Japan), S. Takahashi (JAO, National Astronomical Observatory of Japan), R. P. J. Tilanus (Leiden University), B. Vila Vilaro (JAO, ESO), L. C. Watson (ESO), T. Wiklind (JAO, ESO), Y. Ao (National Astronomical Observatory of Japan) , J. Di Francesco (National Research Council Herzberg Astronomy & Astrophysics), B. Hatsukade (National Astronomical Observatory of Japan), E. Hatziminaoglou (ESO), J. Mangum (NRAO), Y. Matsuda (National Astronomical Observatory of Japan), E. Van Kampen (ESO), A. Wootten (NRAO), I. De Gregorio-Monsalvo (JAO, ESO), G. Dumas (IRAM), H. Francke (JAO), J. Gallardo (JAO), J. Garcia (JAO), S. Gonzalez (JAO), T. Hill (ESO), D. Iono (National Astronomical Observatory of Japan), T. Kaminski (ESO), A. Karim (Argelander-Institute for Astronomy), M. Krips (IRAM), Y. Kurono (JAO, National Astronomical Observatory of Japan) , C. Lonsdale (NRAO), C. Lopez (JAO), F. Morales (JAO), K. Plarre (JAO), L. Videla (JAO), E. Villard (JAO, ESO), J. E. Hibbard (NRAO), K. Tatematsu (National Astronomical Observatory of Japan)

http://arxiv.org/abs/1503.02025
M. Rybak (Max Planck Institute for Astrophysics), J. P. McKean (Netherlands Institute for Radio Astronomy; University of Groningen) S. Vegetti (Max Planck Institute for Astrophysics), P. Andreani (ESO) and S. D. M. White (Max Planck Institute for Astrophysics).

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), alþjóðleg stjörnustöð, er samstarfsverkefni ESO, National Science Foundation (NSF) í Bandaríkjunum og National Institutes of Natural Sciences (NINS) í Japan, í samvinnu við Chile. ALMA er fjármögnuð af ESO fyrir hönd aðildarríkja þess, af NSF í samstarfi við National Research Council of Canada (NRC) og National Science Council of Taiwan (NSC) og NINS í samvinnu við Academia Sinica (AS) í Taívan og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

ESO sér um smíði og rekstur ALMA fyrir hönd aðildarríkjanna 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).

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

Greinar um rannsóknina:

Tengiliðir

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

Lars Lindberg Christensen
Head of ESO ePOD
Garching bei München, Germany
Sími: +49 89 3200 6761
Farsími: +49 173 3872 621
Tölvupóstur: lars@eso.org

Connect with ESO on social media

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1522.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso1522is
Nafn:HATLAS J090311.6+003906, SDP 81
Tegund:Early Universe : Galaxy : Type : Gravitationally Lensed
Early Universe : Cosmology : Phenomenon : Lensing
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2015PASJ...67...93H
2015PASJ...67...72T
2015MNRAS.453L..26R
2015MNRAS.452.2258D
2015MNRAS.451L..40R
2015ApJ...811..115W
2015ApJ...808L...4P
2015ApJ...806L..17S

Myndir

Montage of the SDP.81 Einstein Ring and the lensed galaxy
Montage of the SDP.81 Einstein Ring and the lensed galaxy
texti aðeins á ensku
The lensed galaxy
The lensed galaxy
texti aðeins á ensku
The Einstein Ring SDP.81 seen with ALMA
The Einstein Ring SDP.81 seen with ALMA
texti aðeins á ensku
Hubble image of the region around SDP.81
Hubble image of the region around SDP.81
texti aðeins á ensku
Montage of the SDP.81 Einstein Ring and the lensed galaxy (no annotations)
Montage of the SDP.81 Einstein Ring and the lensed galaxy (no annotations)
texti aðeins á ensku

Myndskeið

Gravitational lensing of distant star-forming galaxies (schematic)
Gravitational lensing of distant star-forming galaxies (schematic)
texti aðeins á ensku
Gravitational lensing of distant star-forming galaxies (schematic)
Gravitational lensing of distant star-forming galaxies (schematic)
texti aðeins á ensku

Sjá einnig