eso1620is — Fréttatilkynning

ALMA nemur fjarlægasta súrefni sem fundist hefur

16. júní 2016

Hópur stjörnufræðinga hefur notað Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) til að mæla ljós frá súrefni í fjarlægri vetrarbraut sem birtist okkur eins og hún leit út aðeins 700 milljón árum eftir Miklahvell. Aldrei áður hefur súrefni fundist í jafn fjarlægri vetrarbraut og líklega hefur orkurík geislun frá ungum risastjörnum jónað það. Vetrarbrautin sem um ræðir gæti verið dæmi um eina tegund uppsprettu sem á sök endurjónun alheimsins í árdaga hans.

Stjörnufræðingar frá Japan, Svíþjóð, Bretlandi og ESO hafa notað Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) til að rannsaka eina fjarlægustu vetrarbraut sem vitað er um. SXDF-NE1006-2 hefur rauðvik 7,2 sem þýðir að hún birtist okkur eins og hún leit út aðeins 700 milljón árum eftir Miklahvell.

Stjörnufræðingarnir vonuðust til að mæla magn þungra frumefna [1] í vetrarbrautinni en þau geta sagt okkur til um myndun stjarna í henni og þar af leiðandi gefið okkur vísbendingar um skeið í sögu alheimsins sem kallast endurjónunarskeiðið.

„Til að rannsaka myndun stjarna í árdaga alheimsins er mikilvægt að mæla magn þungra frumefni á þeim tíma,“ sagði Akio Inoue við Osaka Sangyo háskólann í Japan, aðalhöfundur greinar um rannsóknina sem birtist í tímaritin Science. „Rannsóknir á þungum frumefnum gefa okkur vísbendingar um myndun vetrarbrauta og hvað olli endurjónun alheimsins,“ bætti hann við.

Alheimurinn var fullur af óhlöðnu gasi áður en fyrstu stjörnurnar tóku að myndast í honum. Þegar fyrstu stjörnurnar tóku að skína nokkur hundruð milljón árum eftir Miklahvell gáfu þau frá sér orkuríka geislun sem jónaði gasið. Á þessu tímabili — kallað endurjónunarskeiðið — tók alheimurinn gervallur stakkaskiptum. Menn greinir á hvaða fyrirbæru ollu endurjónuninni. Þess vegna geta rannsóknir á aðstæðunum í mjög fjarlægum vetrarbrautum hjálpað okkur að svara þessari spurningu.

Stjörnufræðingarnir settu saman tölvulíkön til að spá fyrir um hversu auðveldlega ALMA gæti mælt jónað súrefni í vetrarbrautinni fjarlægu, áður en mælingarnar sjálfar fóru fram. Þeir skoðuðu sömuleiðis mælingar á samskonar vetrarbrautum sem eru mun nær Jörðinni og drógu þá ályktun að hægt væri að mæla súrefnið, þrátt fyrir mikla fjarlægð [2].

Stjörnufræðingarnir gerðu síðan mælingarnar með ALMA [3] og námu ljós frá jónuðu súrefni í SXDF-NB1006-2. Aldrei áður hefur súrefni mælst úr jafn mikilli fjarlægð [4]. Þetta eru skýr sönnunargögn fyrir tilvist súrefnis snemma í sögu alheimsins, aðeins 700 milljón árum eftir Miklahvell.

Í SXDF-NB1006-2 reyndist tíu sinnum minna súrefni en í sólinni. „Magnið er lítið eins og vænta mátti vegna þess að alheimurinn var enn ungur og saga stjörnumyndunar á þeim tíma stutt,“ sagði Naoki Yoshida við Tokyo háskóla. „Líkön okkar spá einmitt fyrir um tíu sinnum minna magn en í sólinni. Önnur niðurstaða var óvæntari: Mjög lítið magn ryks.“

Stjörnufræðingunum tókst ekki að greina geislun frá kolefni í vetrarbrautinni. Það bendir til þess að þessi unga vetrarbraut innihaldi mjög lítið ójónað vetnisgas og mjög lítið af ryki, sem er einmitt úr þungum frumefnum. „Eitthvað óvenjulegt gæti verið að eiga sér stað í þessari vetrarbraut,“ sagði Inoue. „Mig grunar að næstum allt gasið sé mjög jónað.“

Mæling á jónuðu súrefni bendir til að margar mjög skærar stjörnur, margfalt massameiri en sólin, hafi myndast í vetrarbrautinni og séu að gefa frá sér það sterka útfjólubláa ljós sem þarf til jóna súrefnisatómin.

Skortur á ryki í vetrarbrautinni gerir sterku útfjólubláu ljósi kleift að losna burt og jóna mikið magn gass fyrir utan vetrarbrautina. „SXDF-NB1006-2 væri þannig fyrsta tegundin af ljósuppsprettu sem á endurjónaði alheiminn,“ sagði Inoue.

„Þetta er mikilvægt skref í átt til þess að skilja hvers konar fyrirbæri ollu endurjónun alheimsins,“ sagði Yoichi Tamura við Tokyo háskóla. „Næstu mælingar okkar með ALMA eru þegar hafnar. Mælingar í meiri upplausn munu gera okkur kleift að skoða dreifingu og hreyfingu jónaðs súrefnis í vetrarbrautinni og gefa okkur mikilvægar upplýsingar um eiginleika þessarar vetrarbrautar.“

Skýringar

[1] Í stjörnufræði eru öll frumefni sem eru þyngri en liþíum þung frumefni.

[2] Japanska innrauða gervitunglið AKARI hefur fundið út að í Stóra Magellansskýinu er samskonar súrefnisgeislun mjög skær en í henni er umhverfið svipað og í árdaga alheimsins.

[3] Upphafleg bylgjulengd ljóss frá tvíjónuðu súrefni er 0,088 millímetrar. Bylgjulengd ljóssins frá SXDF-NB1006-2 hefur teygst upp í 0,725 millímetra vegna útþenslu alheimsins og er það þar af leiðandi mælanlegt með ALMA.

[4] Eldri rannsóknir Finkelstein o.fl. benti til þess að súrefni hefði komið fyrr til sögunnar en engar beinar mælingar voru gerðar, öfugt við rannsóknina sem hér um ræðir.

Frekari upplýsingar

Greint er frá rannsókninni í greininni „“Detection of an oxygen emission line from a high redshift galaxy in the reionization epoch” ef Inoue o.fl., sem birtist í tímaritinu Science.

Í rannsóknarteyminu eru Akio Inoue (Osaka Sangyo University, Japan), Yoichi Tamura (The University of Tokyo, Japan), Hiroshi Matsuo (NAOJ/Graduate University for Advanced Studies, Japan), Ken Mawatari (Osaka Sangyo University, Japan), Ikkoh Shimizu (Osaka University, Japan), Takatoshi Shibuya (University of Tokyo, Japan), Kazuaki Ota (University of Cambridge, United Kingdom), Naoki Yoshida (University of Tokyo, Japan), Erik Zackrisson (Uppsala University, Sweden), Nobunari Kashikawa (NAOJ/Graduate University for Advanced Studies, Japan), Kotaro Kohno (University of Tokyo, Japan), Hideki Umehata (ESO, Garching, Germany; University of Tokyo, Japan), Bunyo Hatsukade (NAOJ, Japan), Masanori Iye (NAOJ, Japan), Yuichi Matsuda (NAOJ/Graduate University for Advanced Studies, Japan), Takashi Okamoto (Hokkaido University, Japan) og Yuki Yamaguchi (University of Tokyo, Japan).

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

Tengiliðir

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

Akio Inoue
Osaka Sangyo University
Osaka, Japan
Tölvupóstur: akinoue@las.osaka-sandai.ac.jp

Masaaki Hiramatsu
NAOJ Chile Observatory EPO officer
Sími: +81 422 34 3630
Tölvupóstur: hiramatsu.masaaki@nao.ac.jp

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 eso1620.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso1620is
Nafn:SXDF-NB1006-2
Tegund:Early Universe
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2016Sci...352.1559I

Myndir

Schematic diagram of the history of the Universe
Schematic diagram of the history of the Universe
texti aðeins á ensku
Colour composite image of a portion of the Subaru XMM-Newton Deep Survey Field
Colour composite image of a portion of the Subaru XMM-Newton Deep Survey Field
texti aðeins á ensku
Colour composite image of distant galaxy SXDF-NB1006-2
Colour composite image of distant galaxy SXDF-NB1006-2
texti aðeins á ensku
Artist’s impression of the distant galaxy SXDF-NB1006-2
Artist’s impression of the distant galaxy SXDF-NB1006-2
texti aðeins á ensku

Sjá einnig