eso2115is — Fréttatilkynning

Stjörnufræðingar mæla flúor í fjarlægri vetrarbraut

4. nóvember 2021

Ný uppgötvun varpar ljósi á það hvernig flúor – frumefnið sem finnst beinum okkar og tönnum – verður til í alheiminum. Hópur stjörnufræðinga sem notaði Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), sem European Southern Observatory (ESO) er þátttakandi í, fann frumefnið í vetrarbraut sem er svo órafjarri okkur, að ljósið frá henni er meira en 12 milljarða ára að berast til okkar. Þetta er í fyrsta sinn sem flúor mælist í svo fjarlægri stjörnumyndandi vetrarbraut.

„Við þekkjum flestöll flúor því það er auðvitað að finna í tannkremunum okkar,“ sagði Maximilien Franco við Hertfordshireháskóla í Bretlandi sem hafði umsjón með rannsókninni. Niðurstöður hennar eru birtar í dag í tímaritinu Nature-Astronomy. Flúor verður til í innviðum stjarna líkt og flest önnur frumefni, en til þessa hafa ýmis smáatriði vantað. „Við vissum til að mynda ekki einu sinni hvaða tegundir stjarna myndar meirihluta flúors í alheininum!“

Franco og samstarfsfólk hans kom auga á flúorið (á formi vetnisflúoríðs) í stórum, köldum gasskýjum í vetrarbraut sem kallast NPG-190387. Við sjáum þessa fjarlægu vetrarbraut eins og hún leit út þegar alheimurinn var aðeins 1,4 milljarða ára gamall – um 10% af aldri sínum í dag. Stjörnur kasta frá sér frumefnum sem þær framleiða í kjörnum sínum út í geiminn þegar þær deyja. Þessi uppgötvun bendir til þess að flúorið megi rekja til stjarna sem áttu mjög stutta ævi.

Stjörnufræðingarnir telja að flúorið megi einmitt rekja til Wolf-Rayet stjarna, mjög efnismikilla stjarna sem endast í aðeins fáeinar milljónir ára – augnablik á stjarnfræðilegan mælikvarða. Þessi stjörnugerð er líklegasta skýringin á því magni vetnisflúoríðs sem mældist. Wolf-Rayet stjörnur hafa áður verið taldar líklegir upprunastaðir flúors í geimnum en ekki var vitað hversu mikilvægir myndunarstaðir þær væru fyrr en nú.

„Við höfum sýnt fram á að Wolf-Rayet stjörnur, sem eru meðal efnismestu stjarna sem þekkjast og springa í ævilok, hjálpa okkur að viðhalda góðri tannheilsu!“ sagði Franco.

Aðrar tilgátur hafa líka verið settar fram um myndun og dreifingu flúors í geimnum. Má þar nefna púlsa frá þróuðum risastjörnum sem eru allt að nokkrum sinnum efnismeiri sólin okkar, svokallaðar risastjörnur á láréttu greininni. Stjörnufræðingar telja þó þessa tilgátu ekki standast skoðun. Ef flúorið myndaðist í þeim tæki það milljarða ára að gerast og gæti því ekki útskýrt flúormagnið sem fannst í NGP-190387.

„Í þessu tilviki tók það aðeins tugi eða hundruð milljónir ára að mynda svipað flúormagn og finnst í stjörnum í Vetrarbrautinni okkar, sem er 13,5 milljarða ára. Þetta kom því mjög á óvart,“ sagði Chiaki Kobayashi, prófessor við Hertfordshireháskóla. „Flúoruppruni í stjörnum hefur verið rannsakaður í tvo áratugi en mælingar okkar setja skorður á uppruna þess.“

Uppgötvunin á flúori í NGP-190387 er sú fyrsta sem gerð hefur verið á efninu utan Vetrarbrautinnar og nágrannavetrarbrauta. Stjörnufræðingar höfðu áður komið auga á frumefnið í fjarlægum dulstirnum, björtum fyrirbærum sem eru knúin af risasvartholum í miðju þeirra. Aldrei áður hafði frumefnið þó fundist í stjörnumyndandi vetrarbraut svo snemma í sögu alheimsins.

Uppgötvunin var gerð fyrir hendingu með hjálp sjónauka í geimnum og á jörðu niðri. NGP-190387 fannst fyrst í gögnum Herschel geimsjónauka Geimvísindastofnunar Evrópu (ESA) og var síðar rannsökuð með ALMA í Chile. Hún er gríðarbjört miðað við fjarlægð. Mælingar ALMA staðfestu að mikla birtu NGP-190387 mætti rekja til linsuhrifa, þ.e.a.s., önnur efnismikil vetrarbraut, milli NGP-190387 og Jarðar, var í sömu sjónlínu. Sú efnismikla vetrarbraut virkaði sem linsa sem magnaði upp ljósið sem Franco og samstarfsfólk hans mældu og gerðu þannig kleift að nema daufa flúorgeislunina í NGP-190387.

Í framtíðinni verða gerðar ítarlegri rannsóknir á NGP-190387 með Extremely Large Telescope (ELT) – nýjum sjónauka ESO sem er í smíðum í Chile og á að hefja störf síðar þennan áratug – og gæti hann afhjúpað enn fleiri leyndarmál um vetrarbrautina. „ALMA nemur geislun sem kalt ryk og gas í geimnum gefur frá sér,“ sagði Chentao Yang hjá ESO í Chile, „en ELT mun geta gert enn betri mælingar á NPG-190387 og við þannig aflað enn betri upplýsingu um stjörnurnar í henni.“

Frekari upplýsingar

Rannsóknin var kynnt í greininni „The ramp-up of interstellar medium enrichment at z > 4“ sem birtist í Nature Astronomy.

Í teyminu eru M. Franco (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, UK [CAR]), K. E. K. Coppin (CAR), J. E. Geach (CAR), C. Kobayashi (CAR), S. C. Chapman (Department of Physics and Atmospheric Science, Dalhousie University, Canada and National Research Council, Herzberg Astronomy and Astrophysics, Canada), C. Yang (European Southern Observatory, Chile), E. González-Alfonso (Universidad de Alcalá, Departamento de Física y Matematicas, Spain), J. S. Spilker (Department of Astronomy, University of Texas at Austin, USA), A. Cooray (Department of Physics and Astronomy, University of California, Irvine, USA), M. J. Michałowski (Astronomical Observatory Institute, Faculty of Physics, Poland).

European Southern Observatory (ESO) gerir vísindamönnum um allan heim kleift að afhjúpa leyndardóma alheimsins til hagsbóta fyrir alla. Við hönnum, smíðum og starfrækjum stjörnustöðvar í fremstu röð – sem stjörnufræðingar nota til að svara spennandi spurningum og auka áhuga á stjarnvísindum – og eflum alþjóðlega samvinnu í stjörnufræði. ESO var stofnuð árið 1962 og nýtur í dag stuðnings 16 aðildarríkja (Austurríkis, Belgíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Írlands, Hollands, Póllands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands), auk gestaþjóðarinnar Chile og stuðningsþjóðarinnar Ástralíu. Höfuðstöðvar ESO og gestastofa og stjörnuverið ESO Supernova, er staðsett nálægt Munchen í Þýskalandi en sjónaukarnir eru allir í Atacameyðimörkinni í Chile, stórfenglegum stað þar sem aðstæður til rannsókna eru einstakar. ESO starfrækir þrjár stjörnustöðvar í heimsflokki í Chile: Á La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope og Very Large Telescope víxlmælinn, fullkomnustu stjörnusjónauka heims, auk tveggja kortlaningarsjónauka, VISTA sem nemur innrautt ljós og VLT Survey Telescope sem nemur sýnilegt ljós. Á Paranal hýsir og starfrækir ESO einnig Cherenkov Telescope Array South, stærsta og næmasta gammageislasjónauka heims. ESO er stór þátttakandi í tveimur sjónaukum á Chajnantor, APEX og ALMA, sem nema millimetra- og hálfsmillimetrageislun utan úr geimnum. Á Cerro Armazones, skammt frá Paranal, erum við að smíða 39 metra risasjónauka, Extremely Large Telescope, sem verður „stærsta auga jarðar“. Í skrifstofum okkar í Santiago í Chile leggjum við grunninn að rannsóknum okkar og tökum þátt í að efla samstarfsaðila okkar og samfélagið í Chile.

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).

Tenglar

Tengiliðir

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

Maximilien Franco
Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire
Hatfield, Hertfordshire, United Kingdom
Sími: +33-649956665
Tölvupóstur: m.franco@herts.ac.uk

Chiaki Kobayashi
Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire
Hatfield, Hertfordshire, United Kingdom
Sími: +44-7757116615
Tölvupóstur: c.kobayashi@herts.ac.uk

Chentao Yang
European Southern Observatory
Santiago, Chile
Sími: +56 2 2463 3053
Tölvupóstur: cyang@eso.org

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Sími: +49 89 3200 6670
Farsími: +49 151 241 664 00
Tölvupóstur: press@eso.org

Press Office
University of Hertfordshire
Hatfield, UK
Sími: +441707 285770
Tölvupóstur: news@herts.ac.uk

Connect with ESO on social media

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso2115.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso2115is
Nafn:NGP–190387
Tegund:Early Universe : Galaxy
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array

Myndir

Artist’s impression of the galaxy NGP–190387
Artist’s impression of the galaxy NGP–190387
texti aðeins á ensku
Artist’s impression of a Wolf–Rayet star
Artist’s impression of a Wolf–Rayet star
texti aðeins á ensku
Wide-field view of the sky around the galaxy NGP–190387
Wide-field view of the sky around the galaxy NGP–190387
texti aðeins á ensku

Myndskeið

Finding the stars that help with our dental health (ESOcast 244 Light)
Finding the stars that help with our dental health (ESOcast 244 Light)
texti aðeins á ensku
Zooming in on a Wolf–Rayet star in the remote NGP–190387 galaxy
Zooming in on a Wolf–Rayet star in the remote NGP–190387 galaxy
texti aðeins á ensku
Artist's animation of the galaxy NGP–190387
Artist's animation of the galaxy NGP–190387
texti aðeins á ensku