eso1817is — Fréttatilkynning

ALMA og VLT finna of margar efnismiklar stjörnur í nálægum og fjarlægum hrinuvetrarbrautum

4. júní 2018

Stjörnufræðingar sem notuðu ALMA og VLT hafa komist að því að bæði hrinuvetrarbrautir í árdaga alheimsins og stjörnumyndunarsvæði í nálægum vetrarbrautum, innihalda mun hærra hlutfall efnismikilla stjarna en í friðsælum vetrarbrautum. Niðurstöðurnar hafa áhrif á skilning okkar á þróun vetrarbrauta og breyta skilningi okkar á stjörnumyndunarsögu alheimsins, sem og uppsöfnun þungra frumefna.

Hópur stjörnufræðinga undir forystu Zhi-Yu Zhang við Edinborgarháskóla notaði Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) til þess að rannsaka hlutfall efnismikilla stjarna í fjórum fjarlægum gasríkum hrinuvetrarbrautum [1]. Þessar vetrarbrautir koma okkur fyrir sjónir þegar alheimurinn var mun yngri en í dag, svo ólíklegt er að ungu vetrarbrautirnar hafi gengið í gegnum mörg fyrri stjörnumyndunarskeið, sem annars gætu hafa haft áhrif á niðurstöðurnar.

Zhang og hópur hans þróaði nýja tækni — sem er sambærileg við geislakolsmælingar — til að mæla magn mismunandi gerða af kolmónoxíði í fjórum órafjarlægum og rykugum hrinuvetrarbrautum [2]. Stjörnufræðingarnir mældu hlutfall tveggja gerða af kolmónoxíði sem innihalda mismunandi samsætur [3].

„Kolefnis- og súrefnissamsætur eiga sér ólíkan uppruna,“ útskýrir Zhang. „Meira af 18O myndast í massamiklum stjörnum en 13C verður fremur til í lág- eða meðalmassastjörnum.“ Ný tækni gerði stjörnufræðingunum kleift að horfa í gegnum rykið í vetrarbrautunum og meta í fyrsta sinn massa stjarnanna í þeim.

Massi stjörnu ræður mestu um þróun hennar. Massamiklar stjörnur skína skærar og endast mun skemur en massaminni stjörnur, eins og sólin sem skína í milljarða ára. Að þekkja hlutfall mismassamikilla stjarna sem verða til í vetrarbrautum hjálpar stjörnufræðingum þar af leiðandi að draga upp mynd af myndun og þróun vetrarbrauta í gegnum sögu alheimsins. Fyrir vikið fæst ennfremur innsýn í frumefnin sem mynda nýjar stjörnur og plánetur og að lokum fjölda svarthola sem gætu runnið saman og orðið að risasvartholunum sem við sjáum í miðju flestra vetrarbrauta.

„Hlutfall 18O á móti 13C var um tíu sinnum hærra í hrinuvetrarbrautunum í árdaga alheimsins en í vetrarbrautum eins og þeirri sem við búum í. Það þýðir að í hrinuvetrarbrautunum er miklu hærra hlutfall af massamiklum stjörnum, sagði Donatella Romano hjá INAF-Astrophysics and Space Science Observatory í Bologna en hún er meðhöfundur greinarinnar um rannsóknina.

Niðurstöður ALMA rennir stoðum undir aðra uppgötun öllu nær okkur í alheiminum. Hópur undir forystu Fabian Schneider við Oxfordháskóla í Bretlandi gerði litrófsmælingar með Very Large Telescope ESO á 800 stjörnum í 30 Doradus stjörnumyndunarsvæðinu mikla í Stóra Magellansskýinu til að rannsaka dreifingu upphafsmassa stjarnanna miðað við aldur [4].

„Við fundum í kringum 30% fleiri stjörnur sem voru meira en 30 sinnum massameiri en sólin en búist var við og um 70% með meira en 60 sólmassa en við áttum von á. Niðurstöður okkar storka þeirri viðteknu hugmynd að stjörnur geti að hámarki verið 150 sólmassar við fæðingu og benda raunar til að 300 sólmassa stjörnur geti myndast,“ útskýrði Schneider.

„Niðurstöður okkar gefa okkur tilefni til að efast um skilning okkar á sögu alheimsins,“ sagði Rob Ivison, meðhöfundur ALMA greinarinnar. „Stjörnufræðingar verða að hverfa aftur að teikniborðinu og finna betri skýringar.“

Skýringar

[1] Hrinuvetrarbrautir eru vetrarbrautir sem eru að ganga í gegnum mikla og öra stjörnumyndun. Í þeim getur verið 100 sinnum örari myndun stjarna en í Vetrarbrautinni okkar. Massamiklar stjörnur í þessum vetrarbrautum gefa frá sér jónandi geislun, stjörnuvinda og verða að sprengistjörnum sem hefur mikil áhrif á þróun efnisins í þeim. Rannsóknir á massadreifingu stjarna í þessum vetrarbrautum getur sagt okkur meira um þeirra eigin þróun en líka almennt um þróun alheimsins.

[2] Geislakolsaðferðin er notuð til að aldursgreina lífrænt efni. Með því að mæla magn 14C, sem er geislavirk samsæta sem minnkar með tímanum, er hægt að reikna út hvenær dýr eða planta dó. Samsæturnar sem notaðar eru í rannsókn ALMA, 13C og 18O, eru stöðugar og magn þeirra eykst með tímanum þar sem þær verða til við kjarnasamruna innan í stjörnum.

[3] Þessar ólíku gerðir samsætunnar hafa mismunandi fjölda nifteinda. Stöðug kolefnissamsæta getur haft annað hvort 12 eða 13 kjarneindir í kjarnanum og stöðug súrefnisamsæta getur haft annað hvort 16, 17 eða 18 kjarneindir.

[4] Scheider o.fl. gerðu litrófsmælingar á stökum stjörnum í 30 Doradus stjörnumyndunarsvæðinu í Stóra Magellansskýinu með Fibre Large Array Multi Element Spectrograph (FLAMES) á Very Large Telescope (VLT). Rannsóknin var ein sú fyrsta sem gerð var og var nógu nákvæm til þess að sýna að í alheiminum geta orðið til stjörnumyndunarsvæði með mismunandi massadreifingu en í Vetrarbrautinni okkar.

Frekari upplýsingar

Niðurstöður ALMA eru birtar í greininni „Stellar populations dominated by massive stars in dusty starburst galaxies across cosmic time“ sem birtist í Nature hinn 4. júní 2018. Niðurstöður VLT birtast í greininni „An excess of massive stars in the local 30 Doradus starburst“ í tímaritinu Science hinn 5. janúar 2018.

Í ALMA teyminu eru: Z. Zhang (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, UK; European Southern Observatory, Garching bei München, Germany), D. Romano (INAF, Astrophysics and Space Science Observatory, Bologna, Italy), R. J. Ivison (European Southern Observatory, Garching bei München, Germany; Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, UK), P .P. Papadopoulos  (Department of Physics, Aristotle University of Thessaloniki, Thessaloniki, Greece; Research Center for Astronomy, Academy of Athens, Athens, Greece;) and F. Matteucci (Trieste University; INAF, Osservatorio Astronomico di Trieste; INFN, Sezione di Trieste, Trieste, Italy).

Í VLT teyminu eru: F. R. N. Schneider ( Department of Physics, University of Oxford, UK), H. Sana (Institute of Astrophysics, KU Leuven, Belgium), C. J. Evans ( UK Astronomy Technology Centre, Royal Observatory Edinburgh, Edinburgh, UK), J. M. Bestenlehner (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Germany; Department of Physics and Astronomy, University of Sheffield, UK), N. Castro (Department of Astronomy, University of Michigan, USA), L. Fossati (Austrian Academy of Sciences, Space Research Institute, Graz, Austria), G. Gräfener (Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn, Germany), N. Langer (Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn, Germany), O. H. Ramírez-Agudelo (UK Astronomy Technology Centre, Royal Observatory Edinburgh, Edinburgh, UK), C. Sabín-Sanjulián (Departamento de Física y Astronomía, Universidad de La Serena, Chile), S. Simón-Díaz (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Spain; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Tenerife, Spain),  F. Tramper (European Space Astronomy Centre, Madrid, Spain), P. A. Crowther (Department of Physics and Astronomy, University of Sheffield, UK), A. de Koter (Astronomical Institute Anton Pannekoek, Amsterdam University, Netherlands; Institute of Astrophysics, KU Leuven, Belgium), S. E. de Mink (Astronomical Institute Anton Pannekoek, Amsterdam University, Netherlands), P. L. Dufton (Astrophysics Research Centre, School of Mathematics and Physics, Queen’s University Belfast, Northern Ireland, UK), M. Garcia (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Madrid, Spain), M. Gieles (Department of Physics, Faculty of Engineering and Physical Sciences, University of Surrey, UK), V. Hénault-Brunet (National Research Council, Herzberg Astronomy and Astrophysics, Canada; Department of Astrophysics/Institute for Mathematics, Astrophysics and Particle Physics, Radboud University, Netherlands), A. Herrero (Departamento de Física y Astronomía, Universidad de La Serena, Chile), R. G. Izzard (Department of Physics, Faculty of Engineering and Physical Sciences, University of Surrey, UK; Institute of Astronomy, The Observatories, Cambridge, UK), V. Kalari (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago, Chile), D. J. Lennon (European Space Astronomy Centre, Madrid, Spain), J. Maíz Apellániz (Centro de Astrobiología, CSIC–INTA, European Space Astronomy Centre campus, Villanueva de la Cañada, Spain), N. Markova (Institute of Astronomy with National Astronomical Observatory, Bulgarian Academy of Sciences, Smolyan, Bulgaria), F. Najarro (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Madrid, Spain), Ph. Podsiadlowski (Department of Physics, University of Oxford, UK; Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn, Germany), J. Puls (Ludwig-Maximilians-Universität München, Germany), W. D. Taylor (UK Astronomy Technology Centre, Royal Observatory Edinburgh, Edinburgh, UK), J. Th. van Loon (Lennard-Jones Laboratories, Keele University, Staffordshire, UK), J. S. Vink (Armagh Observatory, Northern Ireland, UK) and C. Norman (Johns Hopkins University, Baltimore, USA; Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA).

ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 16 landa: Austurríkis, Belgíu, 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, Extremely Large Telescope eða ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

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

Zhi-Yu Zhang
University of Edinburgh and ESO
Garching bei München, Germany
Sími: +49-89-3200-6910
Tölvupóstur: zzhang@eso.org

Fabian Schneider
Department of Physics — University of Oxford
Oxford, United Kingdom
Sími: +44-1865-283697
Tölvupóstur: fabian.schneider@physics.ox.ac.uk

Rob Ivison
ESO
Garching bei München, Germany
Sími: +49-89-3200-6669
Tölvupóstur: rob.ivison@eso.org

Mariya Lyubenova
ESO Outreach Astronomer
Garching bei München, Germany
Sími: +49 89 3200 6188
Tölvupóstur: mlyubeno@eso.org

Connect with ESO on social media

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1817.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso1817is
Tegund:Early Universe : Galaxy : Activity : Starburst
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, Very Large Telescope
Instruments:FLAMES
Science data:2018Sci...359...69S
2018Natur.558..260Z

Myndir

Artist’s impression of a dusty starburst galaxy
Artist’s impression of a dusty starburst galaxy
texti aðeins á ensku
The Tarantula Nebula in the Large Magellanic Cloud
The Tarantula Nebula in the Large Magellanic Cloud
texti aðeins á ensku
Artist’s impression of a dusty starburst galaxy
Artist’s impression of a dusty starburst galaxy
texti aðeins á ensku
Artist’s impression of a starburst galaxy
Artist’s impression of a starburst galaxy
texti aðeins á ensku
ALMA observations of four distant starburst galaxies
ALMA observations of four distant starburst galaxies
texti aðeins á ensku

Myndskeið

ESOcast 163 Light: Too Many Massive Stars in Starburst Galaxies (4K UHD)
ESOcast 163 Light: Too Many Massive Stars in Starburst Galaxies (4K UHD)
texti aðeins á ensku
Artist’s impression of distant starburst galaxy
Artist’s impression of distant starburst galaxy
texti aðeins á ensku

Sjá einnig