eso1545is — Fréttatilkynning

Fæðing risa

VISTA finnur fyrstu risavetrarbrautirnar

18. nóvember 2015

VISTA kortlagningarsjónauki ESO hefur komið auga á efnismiklar vetrarbrautir í árdaga alheimsins. Með þessari uppgötvun og ítarlegri rannsóknum á vetrarbrautunum en nokkru sinni fyrr hefur stjörnufræðingum í fyrsta sinn tekist að tímasetja nokkuð nákvæmlega hvenær risavetrarbrautir af þessu tagi komu fyrst fram á sjónarsviðið.

Með því að telja fjölda vetrarbrauta á litlu svæði á himninum geta stjörnufræðingar prófað kenningar sínar um myndun og þróun vetrarbrauta. Þetta einfalda verk verður hins vegar sí erfiðara þegar talningin berst að fjarlægari og daufari vetrarbrautum. Verkið verður enn erfiðara þegar sú staðreynd er höfð í huga að björtustu og auðfundnustu vetrarbrautirnar — efnismestu vetrarbrautirnar í alheiminum — verða sjaldséðari því lengra sem stjörnufræðingar skyggnast aftur í fortíð alheimsins. Á sama tíma verður jafnvel erfiðara að finna smærri og daufari vetrarbrautir, sem jafnframt eru mun algengari.

Hópur stjörnufræðinga undir forystu Karina Caputi við Kapteyn Astronomical Institute í Groningenháskóla, hefur nú komið auga á fjölmargar vetrarbrautir í órafjarlægð sem áður höfðu farið framhjá mönnum. Stjörnufræðingarnir notuðu myndir frá UltraVISTA kortlagningarverkefninu, einu sex verkefna sem nota VISTA til að kortleggja himininn á nær-innrauðum bylgjulengdum, og telja daufar vetrarbrautir á þeim tíma þegar alheimurinn var aðeins 0,75 til 2,1 milljarða ára gamall.

UltraVISTA hefur ljósmyndað sama svæði á himninum síðan í desember 2009 en svæðið er nærri fjórfalt stærra en flatarmál fulls tungls. Þetta er stærsta svæðið á himinhvolfinu sem hefur verið ljósmyndað svo djúpt á innrauðum bylgjulengdum. Stjörnufræðingarnir skeytti þessum gögnum UltraVISTA síðan saman við myndir frá Spitzer geimsjónauka NASA, sem mælir mið-innrauðar bylgjulengdir sem eru enn lengri [1].

„Við fundum 574 áður óséðar efnismiklar vetrarbrautir — stærsta safn slíkra vetrarbrauta sem fundist hefur svo snemma í sögu alheimsins,“ segir Karina Caputi. „Að rannsaka þær gerir okkur kleift að svara einföldum en mikilvægum spurningum: Hvenær komu fyrstu efnismiklu vetrarbrautirnar fram á sjónarsviðið?“

Nær-innrauðar ljósmyndir af himingeimnum gera stjörnufræðingum kleift að sjá fyrirbæri sem eru bæði hulin ryki og mjög fjarlæg [2] — fyrirbæri sem urðu til þegar alheimurinn var barnungur.

Stjörnufræðingarnir fundu aragrúa efnismikilla vetrarbrauta á mjög skömmum tíma. Stór hlut vetrarbrauta [3] af sömu gerð og við sjáum í nágrenni okkar í alheiminum í dag, voru þegar komnar til sögunnar aðeins þremur milljörðum ára eftir Miklahvell.

„Við fundum engin merki um þessar efnismiklu vetrarbrautir fyrr en um einum milljarði ára eftir Miklahvell og erum því nokkuð viss um að þá hafi fyrstu efnismiklu vetrarbrautirnar myndast,“ segir Henry Joy McCracken, meðhöfundur greinarinnar [4].

Auk þess komust stjörnufræðingarnir að því að efnismiklu vetrarbrautirnar voru mun fleiri en búist var við. Helmingurinn af þeim vetrarbrautum sem áður voru huldar sjónum okkar og við sjáum þegar alheimurinn var milli 1,1 til 1,5 milljarða ára gamall, reyndust efnismiklar vetrarbrautir [5]. Þessar niðurstöður ganga í berhögg við líkön um þróun vetrarbrauta í árdaga alheimsins, sem spá ekki fyrir um neinar risavetrarbrautir svo snemma í alheiminum.

Það flækir svo málið enn frekar að ef efnismiklar vetrarbrautirnar voru óvenju rykugar í árdaga alheimsins, eins og líkön stjörnufræðinga gera ráð fyrir, þá ættu þær jafnvel ekki að koma fram í mælingum UltraVISTA. Sé raunin sú þurfa menn að endurskoða hugmyndir sínar um myndun vetrarbrauta í árdaga alheimsins.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) mun einnig leita að þessum merkilegu, rykugu vetrarbrautum. Finnist þær verða þær líka viðfangsefni hins 39 metra breiða European Extremely Large Telescope (E-ELT) sjónauka ESO sem gera á nákvæmar athuganir á mörgum af fyrstu vetrarbrautunum.

Skýringar

[1] VISTA sjónauki ESO gerir mælingar á nær-innrauðum bylgjulengdum frá 0,88-2,15 μm á meðan Spitzer mælir mið-innrautt ljós með 3,6 til 4,5 μm bylgjulengdir.

[2] Útþensla alheimsins gerir það að verkum að því fjarlægari sem vetrarbraut er, því hraðar virðist hún fjarlægast okkur. Fyrir vikið færist bylgjulengd ljóssins frá þessum fjarlægu fyrirbærum yfir í rauðari hluta litrófsins, sem þýðir að gera þarf mælingar í nær-innrauðum eða mið-innrauðum bylgjulengdum til að nema ljósið frá vetrarbrautunum.

[3] Í þessu samhengi merkir „efnismikil“ meira en 50 milljarðfaldur massi sólar. Heildarmassi stjarna í Vetrarbrautinni er nálægt þessari tölu.

[4] Stjörnufræðingarnir fundu engin merki um efnismiklar vetrarbrautir með rauðvik hærra en 6, eða sem jafngildir innan við 0,9 milljörðum ára eftir Miklahvell.

[5] Þetta jafngildir rauðviki milli z=5 og z=4.

Frekari upplýsingar

Skýrt er frá rannsókninni í greininni „Spitzer Bright, UltraVISTA Faint Sources in COSMOS: The Contribution to the Overall Population of Massive Galaxies at z = 3-7“, eftir K. Caputi o.fl., sem birtist í tímaritinu Astrophysical Journal.

Í rannsóknarteyminu eru Karina I. Caputi (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Hollandi), Olivier Ilbert (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Aix-Marseille University, Frakklandi), Clotilde Laigle (Institut d'Astrophysique de Paris, Frakklandi), Henry J. McCracken (Institut d'Astrophysique de Paris, Frakklandi), Olivier Le Fèvre (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Aix-Marseille University, Frakklandi), Johan Fynbo (Dark Cosmology Centre, Niels Bohr Institute, Copenhagen, Danmörku), Bo Milvang-Jensen (Dark Cosmology Centre), Peter Capak (NASA/JPL Spitzer Science Centre, California Institute of Technology, Pasadena, Kaliforníu, Bandaríkjunum), Mara Salvato (Max-Planck Institute for Extragalactic Physics, Garching, Þýskalandi) og Yoshiaki Taniguchi (Research Center for Space and Cosmic Evolution, Ehime University, Japan).

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

Karina I. Caputi
Kapteyn Astronomical Institute – University of Groningen
The Netherlands
Tölvupóstur: karina@astro.rug.nl

Henry J. McCracken
Institut d'Astrophysique de Paris
France
Tölvupóstur: hjmcc@iap.fr

Bo Milvang-Jensen
Dark Cosmology Center – University of Copenhagen
Denmark
Tölvupóstur: milvang@dark-cosmology.dk

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 eso1545.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso1545is
Nafn:COSMOS Field
Tegund:Early Universe : Galaxy
Facility:Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy
Instruments:VIRCAM
Science data:2015ApJ...810...73C

Myndir

Massive galaxies discovered in the early Universe
Massive galaxies discovered in the early Universe
texti aðeins á ensku
Massive galaxies discovered in the early Universe
Massive galaxies discovered in the early Universe
texti aðeins á ensku

Myndskeið

Massive galaxies discovered in the early Universe
Massive galaxies discovered in the early Universe
texti aðeins á ensku

Sjá einnig