eso1632is — Fréttatilkynning

ALMA afhjúpar leyndardóma risavaxins geimhnoðra

21. september 2016

Alþjóðlegt teymi stjörnufræðinga sem notaði ALMA auk Very Large Telescope ESO og aðra sjónauka, hefur uppgötvað raunverulegt eðli sjaldgæfs fyrirbæris í órafjarlægð í geimnum sem kallast Lyman-alfa hnoðri. Hingað til hafa stjörnufræðingar ekki skilið hvers vegna þessi risavöxnu gasský skína skært en nú hefur mönnum tekist, með hjálp ALMA, að koma auga á tvær vetrarbrautir í hjarta annars hnoðrans sem eru að ganga í gegnum mikla stjörnumyndunarhrinu sem lýsir upp umhverfi þeirra. Stóru vetrarbrautirnar eru í miðju sverms minni veetrarbrauta í því sem lítur út fyrir að vera stór vetrarbrautaþyrping í myndun. Talið er að ALMA uppspretturnar tvær verði að stórri sporvöluvetrarbraut að lokum.

Lyman-alfa hnoðrar eru risavaxin ský úr vetnisgasi sem geta verið nokkur hundruð þúsund ljósár á breidd í órafjarlægð í geimnum. Hnoðrarnir draga nafn sitt af einkennisbylgjulengd útfjólubláa ljóssins sem þeir gefa frá sér en hún kallast Lyman-alfa geislun [1]. Hnoðrarnir hafa valdið stjörnufræðingum heilabrotum frá því að þeir uppgötvuðust en nú hafa nýjar mælingar ALMA varpað ljósi á eðli þeirra.

Einn stærsti Lyman-alfa hnoðrinn sem vitað er um, og sá sem mest hefur verið rannsakaður, er kallaður SSA2-Lyman-alpha blob 1 eða LAB-1. Hann er í miðju mikillar vetrarbrautaþyrpingar sem er á fyrstu myndunarstigum sínum og var hann fyrsta fyrirbæri sinnar tegundar sem fannst árið 2000. Hnoðrinn er svo langt í burtu að ljósið frá honum hefur verið 11,5 milljarða ára að berast til okkar.

Hópur stjörnufræðinga undir forystu Jim Geach frá Centre for Astrophysics Research við University of Hertfordshire í Bretlandi notaði Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) til að mæla ljós frá köldum rykskýjum í fjarlægum vetrarbrautum til að skyggnast djúpt í LAB-1. Það gerði stjörnufræðingunum kleift að finna nokkrar uppsprettur hálfsmillímetra geislunar [2].

Myndum ALMA var skeytt saman við mælingar frá Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) mælitækinu á Very Large Telescope (VLT) ESO sem kortlagði Lyman-alfa geislunina. Það sýndi að ALMA uppspretturnar eru í miðju Lyman-alfa hnoðrans, þar sem stjörnur eru að verða til hundrað sinnum örar en í Vetrarbrautinni okkar.

Dýpri myndir frá Hubble geimsjónauka NASA og ESA og litrófsmælingar frá W. M. Keck sjónaukunum [3] sýndu auk þess að ALMA uppspretturnar eru umluktar fjölda daufra fylgivetrarbrauta sem gætu verið að beina efni til ALMA uppsprettanna í miðjunni og hjálpa þannig til við að knýja öfluga stjörnumyndunina.

Stjörnufræðingarnir beittu síðan tölvulíkönum um þróun vetrarbrauta sem sýndu að hægt var að útskýra Lyman-alfa geislunin frá gasskýinu ef útfjólubláa ljósið bærist frá stjörnumyndunarsvæðum í ALMA uppsprettunni sem dreifðust í vetnisgasinu í kring. Þannig yrði Lyman-alfa hnoðrinn sem við sjáum til.

„Hugsaðu þér ljósastaur á þokukenndu kvöldi — þú sérð að bjarmi ljóssins er dreifður vegna þess að vatnsdroparnir í þokunni dreifa ljósinu. Svipað á við í þessu tilviki, nema ljósastaurinn er mjög öflug stjörnumyndunarvetrarbraut og þokan er stóra gasskýið í kring. Vetrarbrautirnar eru að lýs upp umhverfi sitt,“ útskýrir Jim Geach, aðalhöfundur greinarinnar um nýju rannsóknina.

Að skilja myndun og þróun vetrarbrauta er verðugt verkefni. Stjörnufræðingar telja að Lyman-alfa hnoðrarnir séu mikilvægir vegna þess að þeir virðast vera staðir þar sem flestar efnismiklar vetrarbrautir í alheiminum myndast. Lyman-alfa geislunin gefur sér í lagi upplýsingar um það sem er að gerast í gasskýjum í kringum ungar vetrarbrautir, svæði sem er mjög erfitt að rannsaka en mikilvægt að skilja.

„„Það sem er spennandi um þessa hnoðra er að við fáum sjaldgæfa sýn á það sem er að gerast í kringum ungar, vaxandi vetrarbrautir. Um árabil hefur uppruni Lyman-alfa geislunarinnar verið umdeildur. Með mælingum og líkönum okkar teljum við okkur hafa leyst 15 ára gamla ráðgátu: Lyman-alfa hnoðri 1 er stjörnumyndunarsvæði í risavaxinni sporvöluvetrarbraut sem dag einn verður í hjarta risaþyrpingar vetrarbrauta. Við fáum nasasjónina af samsetningu þessarar vetrarbrautar fyrir 11,5 milljörðum ára,“ sagði Jim Geach að lokum.

Skýringar

[1] Neikvætt hlöðnu rafeindirnar í kringum jákvætt hlaðinn atómkjarna hafa orkuskammta. Þær geta með öðrum orðum aðeins haft tiltekið orkuástand og eingöngu flust milli orkuþrepa með því að missa eða taka til sín nákvæman orkuskammt. Lyman-alfa geislunin verður til þegar rafeindir í vetnisatómum falla úr næstneðsta orkuþrepi í lægsta orkuþrepið. Við það losnar nákvæmur orkuskammtur sem hefur tiltekna bylgjulengd í útfjólubláa hlutia litrófsins og stjörnufræðingar geta mælt með geimsjónaukum eða sjónaukum á Jörðinni ef fyrirbærin hafa hátt rauðvik. Fyrir Lyman-alfa hnoðra 1, sem hefur rauðvik z ~ 3, er Lyman-alfa geislunin á formi sýnilegs ljóss.

[2] Upplausn er getan til að sundurgreina fyrirbæri. Þegar upplausnin er lítil geta nokkrar bjartar ljóslindir í mikilli fjarlægð litið út eins og einn stakur glóandi blettur en þegar betur er að gáð sést að um margar ljóslindir er að ræða. ALMA tókst að greina stakan hnoðra sem tvær aðskildar ljósuppsprettur.

[3] Tækin sem notuð voru eru Space Telescope Imaging Spectograph (STIS) á Hubble geimsjónauka NASA og ESA og Multi-Object Spectrometer For Infra-Red Exploration (MOSFIRE) á Keck 1 sjónaukanum á Hawaii.

Frekari upplýsingar

Rannsóknin var kynnt í greininni „ALMA observations of Lyman-α Blob 1: Halo sub-structure illuminated from within“ eftir J. Geach o.fl., sem birtist í Astrophysical Journal.

J. E. Geach (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, Hatfield, UK), D. Narayanan (Department of Physics and Astronomy, Haverford College, Haverford PA, USA; Department of Astronomy, University of Florida, Gainesville FL, USA), Y. Matsuda (National Astronomical Observatory of Japan, Mitaka, Tokyo, Japan; The Graduate University for Advanced Studies, Mitaka, Tokyo, Japan), M. Hayes (Stockholm University, Department of Astronomy and Oskar Klein Centre for Cosmoparticle Physics, Stockholm, Sweden), Ll. Mas-Ribas (Institute of Theoretical Astrophysics, University of Oslo, Oslo, Norway), M. Dijkstra (Institute of Theoretical Astrophysics, University of Oslo, Oslo, Norway), C. C. Steidel (California Institute of Technology, Pasadena CA, USA ), S. C. Chapman (Department of Physics and Atmospheric Science, Dalhousie University, Halifax, Canada ), R. Feldmann (Department of Astronomy, University of California, Berkeley CA, USA ), A. Avison (UK ALMA Regional Centre Node; Jodrell Bank Centre for Astrophysics, School of Physics and Astronomy, The University of Manchester, Manchester, UK), O. Agertz (Department of Physics, University of Surrey, Guildford, UK), Y. Ao (National Astronomical Observatory of Japan, Mitaka, Tokyo, Japan), M. Birkinshaw (H.H. Wills Physics Laboratory, University of Bristol, Bristol, UK), M. N. Bremer (H.H. Wills Physics Laboratory, University of Bristol, Bristol, UK), D. L. Clements (Astrophysics Group, Imperial College London, Blackett Laboratory, London, UK), H. Dannerbauer (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Spain; Universidad de La Laguna, Astrofísica, La Laguna, Tenerife, Spain), D. Farrah (Department of Physics, Virginia Tech, Blacksburg VA, USA), C. M. Harrison (Centre for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University, Durham, UK), M. Kubo (National Astronomical Observatory of Japan, Mitaka, Tokyo, Japan), M. J. Michałowski (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, UK), D. Scott (Department of Physics & Astronomy, University of British Columbia, Vancouver, Canada), M. Spaans (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Groningen, Netherlands) , J. Simpson (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, UK), A. M. Swinbank (Centre for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University, Durham, UK ), Y. Taniguchi (The Open University of Japan, Chiba, Japan), E. van Kampen (ESO, Garching, Germany), P. Van Der Werf (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, The Netherlands), A. Verma (Oxford Astrophysics, Department of Physics, University of Oxford, Oxford, UK) and T. Yamada (Astronomical Institute, Tohoku University, Miyagi, 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

Jim Geach
Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire
Hatfield, UK
Tölvupóstur: j.geach@herts.ac.uk

Matthew Hayes
Stockholm University
Stockholm, Sweden
Sími: +46 (0)8 5537 8521
Tölvupóstur: matthew@astro.su.se

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 eso1632.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso1632is
Nafn:LAB-1
Tegund:Early Universe : Cosmology : Morphology : Large-Scale Structure
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, Very Large Telescope
Science data:2016ApJ...832...37G

Myndir

Computer simulation of a Lyman-alpha Blob
Computer simulation of a Lyman-alpha Blob
texti aðeins á ensku
Infographic explaining how a Lyman-alpha Blob functions
Infographic explaining how a Lyman-alpha Blob functions
texti aðeins á ensku
Giant space blob glows from within
Giant space blob glows from within
texti aðeins á ensku
Closing in on a giant space blob
Closing in on a giant space blob
texti aðeins á ensku
Wide-field view of the sky around a giant space blob
Wide-field view of the sky around a giant space blob
texti aðeins á ensku

Myndskeið

Zooming in on a giant space blob
Zooming in on a giant space blob
texti aðeins á ensku

Sjá einnig