Með því að reyna allverulega á greinigetu Hubblessjónaukans, geimsjónauka NASA og ESA, telur alþjóðlegur hópur stjarnfræðinga sig sennilega hafa fundið fjarlægustu og því elstu vetrarbraut sem sést hefur í alheiminum hingað til. Ljósið frá þessari daufu vetrarbraut lagði af stað til okkar fyrir um 13,2 milljörðum ára, þegar alheimurinn var aðeins um 500 milljón ára gamall (rauðvik í kringum 10).
Hópur stjarnvísindamanna telur sig hafa fundið elsta og fjarlægasta fyrirbæri sem sést hefur í alheiminum hingað til [1]. Ljósið frá þessu fyrirbæri hafði ferðast um víðáttur alheimsins í 13,2 milljarða ára þegar það barst loks Hubblessjónaukanum [2], sem samsvarar rauðviki í kringum 10. Til samanburðar er aldur alheimsins álitinn um 13,7 milljarðar ára. Frá þessu er greint í nýjasta hefti tímaritsins Nature sem kemur út 27. janúar 2011.
Fyrirbærið, sem er einstaklega dauft, nefnist UDFj-39546284 og er lítil en þétt vetrarbraut blárra stjarna sem birtist okkur eins og hún leit út aðeins 480 milljónum ára eftir Miklahvell eða þegar aldur alheimurinn var aðeins 4% af því sem hann er nú. Vetrarbrautin er agnarsmá en meira en eitt hundrað slíkar þyrfti til að mynda Vetrarbrautina okkar.
Verði uppgötvunin staðfest er hér um að ræða enn fjarlægari vetrarbraut en þá sem hingað til hefur mælst fjarlægust. Rauðvik þeirrar vetrarbrautar er z = 8,6 en fjarlægðin var staðfest með litrófsmælingum (eso1041) [3] og sló met gammablossa frá árinu 2009 sem mældist með rauðvik 8,2 (stj0901). Það þýðir að sú vetrarbraut birtist okkur eins og hún leit út um 600 milljón árum eftir Miklahvell. Vetrarbrautin sem nú fannst hefur líklega enn meira rauðvik, z = 10, svo fjarlægðin er enn meiri.
„Við sjáum töluverðar breytingar á tíðni stjörnumyndunar á þessum tíma sem bendir til þess að ef við förum enn lengra aftur í tímann munum við sjá enn dramatískari breytingar“ segir Garth Illingworth, stjarneðlisfræðingur við Kaliforníuháskóla í Santa Barbara.
Þetta kom stjörnufræðingum mjög á óvart því svo virðist sem stjörnumyndun í alheimi hafi tífaldast á aðeins 170 milljón ára tímabili milli 480 og 650 milljónum ára eftir Miklahvell, en það má lesa út úr muninum á þessari nýfundnu vetrarbraut og þeirri sem hingað til hefur verið álitin fjarlægust.
„Þessar athuganir veita okkur innsýn í eðli enn frumstæðari fyrirbæra sem við höfum þó ekki ennþá fundið“ segir Rychard Bouwens, stjarneðlisfræðingur við Leidenháskóla í Hollandi.
Stjörnufræðingar vita ekki nákvæmlega hvenær fyrstu stjörnurnar urðu til í alheiminum en eftir því sem við skyggnumst lengra út i geim, köfum við dýpra aftur í mótunarár alheimsins þegar stjörnur og vetrarbrautir tóku að myndast í eftirköstum Miklahvells [4].
„Við skyggnumst inn í tímabil mikilla og örra breytinga. Ef við höldum hundrað til tvö hundruð milljón ár lengra aftur í tímann að Miklahvelli, komum við að þeim tíma þegar fyrstu vetrarbrautirnar byrja að myndast“ segir Illingworth.
Bíða þarf innrauðra athugana James Webb geimsjónauka NASA, ESA og CSA, arftaka Hubbles, til að finna enn fjarlægari frumvetrarbrautir sem stjörnufræðingar telja víst að séu þarna einhversstaðar. James Webb geimsjónaukanum verður skotið á loft innan tíu ára en hann mun vonandi staðfesta fjarlægðina til þessarar vetrarbrautar með litrófsmælingum.
Meira en ár tók að finna UDFj-39546284 í Hubble Ultra Deep Field – Infrared (HUDF-IR) gögnunum sem aflað var með Hubblessjónaukanum síðsumars árin 2009 og 2010. Á HUDF-IR myndinni sést vetrarbrautin sem daufur þokublettur. Þótt Hubble greini ekki stakar stjörnur sundur í þokunni, benda sönnunargögn til þess að um sé að ræða litla en þétta vetrarbraut heitra stjarna sem tóku að myndast 100 til 200 milljón árum áður úr gasi umluktu hulduefni.
Vetrarbrautin sést eingöngu á lengstu bylgjulengdum ljóss sem Hubblessjónaukinn er fær um að greina, i innrauða hluta rafsegulrófsins. Útþensla alheimsins hefur teygt svo mikið á ljósinu frá vetrarbrautinni að rauðvik hennar er meira en nokkurrar annarrar vetrarbrautar sem fundist hefur á HUDF-IR og reynir á greinigetu Hubbles til hins ítrasta. James Webb geimsjónaukinn mun skyggnast enn lengra í innrauða sviðið. Hann verður auk þess talsvert næmari en Hubble sem gerir honum kleift að sjá enn fjarlægari og eldri vetrarbrautir, enn nær Miklahvelli.
Tengdar myndir
Vetrarbrautin UDFj-39546284 birtist sem daufur rauður blettur á þessari dýpstu innrauðu ljósmynd sem tekin hefur verið af alheiminum. Út frá lit fyrirbærisins má áætla að það sé í 13,2 milljarða ljósára fjarlægð. Mynd: NASA, ESA, G. Illingworth, R. Bouwens og HUDF09 teymið
Ljósið frá vetrarbrautinni UDFj-39546284 hefur sennilega verið 13,2 milljarða ára að berast okkur. Mynd: NASA, ESA, G. Illingworth, R. Bouwens og HUDF09 teymið
Hubble geimsjónaukinn hefur gert mönnum kleift að skyggnast sífellt lengra aftur í tímann, nær upphafinu.
Hubble geimsjónaukinn á braut um jörðu. Mynd: European Space Agency.
Skýringar
Hubble geimsjónaunkinn er alþjóðlegt samstarfsverkefni ESA og NASA.
[1] Í rannsóknarhópnum eru R. J. Bouwens (University of California, Santa Cruz og Leiden University), G. D. Illingworth (University of California, Santa Cruz), I. Labbe (Carnegie Observatories), P. A. Oesch (ETH Zurich), M. Trenti (University of Colorado), C. M. Carollo (ETH Zurich), P. G. van Dokkum (Yale University), M. Franx (Leiden University), M. Stiavelli (Space Telescope Science Institute), V. González (University of California, Santa Cruz), D. Magee (University of California, Santa Crux) og L. Bradley (Space Telescope Science Institute).
[2] Stjörnufræðingar kanna sögu alheimsins með því að mæla það hve mikið teygst hefur á ljósi frá fyrirbæri af völdum útþenslu alheimsins. Þetta kallast rauðvik og er táknað með bókstafnum „z“. Almennt gildir að því meira sem rauðvik vetrarbrautar er, því fjarlægari er hún frá okkur. Áður en Hubble var skotið á loft gátu stjörnufræðingar aðeins greint vetrarbrautir með rauðvik í kringum z = 1 en það samsvarar um helmingi af aldri alheimsins. Fyrsta Hubble Deep Field myndin var tekin árið 1995 en á henni sáust vetrarbrautir með rauðvik z = 4 sem samsvarar um 90% aftur að upphafi tímans. Árið 2004 var Hubble Ultra Deep Field tekin ACS myndavélinni í Hubble en á henni sáust vetrarbrautir með rauðvik z = 6. Með fyrstu innrauðu myndavél Hubbles, Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer, mældist rauðvik upp á z = 7 en stuttu seinna mældist rauðvikið z = 8 með Wide Field Camera 3. Með WFC3 hafa menn nú hugsanlega greint rauðvik upp á z = 10. James Webb geimsjónaukinn á að geta greint ljós frá enn fjarlægari fyrirbærum, með rauðvik allt að z = 15. Svo gamalt ljós lagði af stað um 275 milljónum ára eftir Miklahvell. Hugsanlega sér hann enn lengra aftur. Talið er að fyrstu stjörnurnar hafi myndast einhvern tímann á bilinu z = 15 til z = 30.
[3] Ljósmyndir Hubbles eru teknar í gegnum síur sem hleypa mismunandi bylgjulengdum í gegnum sig. Hægt er að áætla rauðvik fjarlægra vetrarbrauta út frá því hvaða síur hleypa ljósi vetrarbrautarinnar í gegn og hverjar ekki (ljósmælt rauðvik). Hins vegar er ekki hægt að staðfesta rauðvikið nema með litrófsgreiningu, sem er mun nákvæmari aðferð. UDFj-39546284 er of dauf til þess að hægt sé að gera litrófsgreiningu á henni með þeim sjónaukum sem til eru í dag en James Webb geimsjónaukinn verður fær um það.
[4] Vöxtur vetrarbrauta úr óreglulegum stjörnuklumpum í tignarlegar sporvölu- og þyrilþokur varð mönnum ekki ljós fyrr en djúpmyndir Hubbles voru teknar. Nú vantar í sögubækurnar kaflann um vöxt vetrarbrauta fyrstu 500 milljón árin eftir Miklahvell eða á bilinu z = 1000 til z = 10. Ekki er ljóst hvernig þessar vetrarbrautirnar uxu þegar alheimurinn kólnaði eftir Miklahvell en ljóst þykir að eitthvert ferli hefur átt sér stað.
Myndir: NASA, ESA, G. Illingworth og R. Bouwens (University of California, Santa Cruz), og HUDF09 teymið
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
Raunvísindastofnun Háskóla Íslands
Sími: 896-1984
Email: saevar[hjá]stjornuskodun.is
Garth Illingworth
University of California, Santa Cruz, USA
Tel: +1-831-459-2843
Email: gdi[hjá]ucolick.org
Rychard Bouwens
Leiden University, Netherlands and University of California, Santa Cruz, USA
Tel: +1-831-459-5276
Email: bouwens[hjá]ucolick.org
Oli Usher
Hubble/ESA, Garching, Germany
Tel: +49-89-3200-6855
E-mail: ousher[hjá]eso.org
Ray Villard
Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA
Tel: +1-410-338-4514
E-mail: villard[hjá]stsci.edu
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESA/Hubble heic1103.
Fjarlægasta vetrarbraut sem sést hefur í alheimi hingað til
Sævar Helgi Bragason 26. jan. 2011 Fréttir
Hópur stjarnfræðinga telur sig hafa fundið fjarlægustu og því elstu vetrarbraut sem sést hefur í alheiminum hingað til.
Með því að reyna allverulega á greinigetu Hubblessjónaukans, geimsjónauka NASA og ESA, telur alþjóðlegur hópur stjarnfræðinga sig sennilega hafa fundið fjarlægustu og því elstu vetrarbraut sem sést hefur í alheiminum hingað til. Ljósið frá þessari daufu vetrarbraut lagði af stað til okkar fyrir um 13,2 milljörðum ára, þegar alheimurinn var aðeins um 500 milljón ára gamall (rauðvik í kringum 10).
Hópur stjarnvísindamanna telur sig hafa fundið elsta og fjarlægasta fyrirbæri sem sést hefur í alheiminum hingað til [1]. Ljósið frá þessu fyrirbæri hafði ferðast um víðáttur alheimsins í 13,2 milljarða ára þegar það barst loks Hubblessjónaukanum [2], sem samsvarar rauðviki í kringum 10. Til samanburðar er aldur alheimsins álitinn um 13,7 milljarðar ára. Frá þessu er greint í nýjasta hefti tímaritsins Nature sem kemur út 27. janúar 2011.
Fyrirbærið, sem er einstaklega dauft, nefnist UDFj-39546284 og er lítil en þétt vetrarbraut blárra stjarna sem birtist okkur eins og hún leit út aðeins 480 milljónum ára eftir Miklahvell eða þegar aldur alheimurinn var aðeins 4% af því sem hann er nú. Vetrarbrautin er agnarsmá en meira en eitt hundrað slíkar þyrfti til að mynda Vetrarbrautina okkar.
Verði uppgötvunin staðfest er hér um að ræða enn fjarlægari vetrarbraut en þá sem hingað til hefur mælst fjarlægust. Rauðvik þeirrar vetrarbrautar er z = 8,6 en fjarlægðin var staðfest með litrófsmælingum (eso1041) [3] og sló met gammablossa frá árinu 2009 sem mældist með rauðvik 8,2 (stj0901). Það þýðir að sú vetrarbraut birtist okkur eins og hún leit út um 600 milljón árum eftir Miklahvell. Vetrarbrautin sem nú fannst hefur líklega enn meira rauðvik, z = 10, svo fjarlægðin er enn meiri.
„Við sjáum töluverðar breytingar á tíðni stjörnumyndunar á þessum tíma sem bendir til þess að ef við förum enn lengra aftur í tímann munum við sjá enn dramatískari breytingar“ segir Garth Illingworth, stjarneðlisfræðingur við Kaliforníuháskóla í Santa Barbara.
Þetta kom stjörnufræðingum mjög á óvart því svo virðist sem stjörnumyndun í alheimi hafi tífaldast á aðeins 170 milljón ára tímabili milli 480 og 650 milljónum ára eftir Miklahvell, en það má lesa út úr muninum á þessari nýfundnu vetrarbraut og þeirri sem hingað til hefur verið álitin fjarlægust.
„Þessar athuganir veita okkur innsýn í eðli enn frumstæðari fyrirbæra sem við höfum þó ekki ennþá fundið“ segir Rychard Bouwens, stjarneðlisfræðingur við Leidenháskóla í Hollandi.
Stjörnufræðingar vita ekki nákvæmlega hvenær fyrstu stjörnurnar urðu til í alheiminum en eftir því sem við skyggnumst lengra út i geim, köfum við dýpra aftur í mótunarár alheimsins þegar stjörnur og vetrarbrautir tóku að myndast í eftirköstum Miklahvells [4].
„Við skyggnumst inn í tímabil mikilla og örra breytinga. Ef við höldum hundrað til tvö hundruð milljón ár lengra aftur í tímann að Miklahvelli, komum við að þeim tíma þegar fyrstu vetrarbrautirnar byrja að myndast“ segir Illingworth.
Bíða þarf innrauðra athugana James Webb geimsjónauka NASA, ESA og CSA, arftaka Hubbles, til að finna enn fjarlægari frumvetrarbrautir sem stjörnufræðingar telja víst að séu þarna einhversstaðar. James Webb geimsjónaukanum verður skotið á loft innan tíu ára en hann mun vonandi staðfesta fjarlægðina til þessarar vetrarbrautar með litrófsmælingum.
Meira en ár tók að finna UDFj-39546284 í Hubble Ultra Deep Field – Infrared (HUDF-IR) gögnunum sem aflað var með Hubblessjónaukanum síðsumars árin 2009 og 2010. Á HUDF-IR myndinni sést vetrarbrautin sem daufur þokublettur. Þótt Hubble greini ekki stakar stjörnur sundur í þokunni, benda sönnunargögn til þess að um sé að ræða litla en þétta vetrarbraut heitra stjarna sem tóku að myndast 100 til 200 milljón árum áður úr gasi umluktu hulduefni.
Vetrarbrautin sést eingöngu á lengstu bylgjulengdum ljóss sem Hubblessjónaukinn er fær um að greina, i innrauða hluta rafsegulrófsins. Útþensla alheimsins hefur teygt svo mikið á ljósinu frá vetrarbrautinni að rauðvik hennar er meira en nokkurrar annarrar vetrarbrautar sem fundist hefur á HUDF-IR og reynir á greinigetu Hubbles til hins ítrasta. James Webb geimsjónaukinn mun skyggnast enn lengra í innrauða sviðið. Hann verður auk þess talsvert næmari en Hubble sem gerir honum kleift að sjá enn fjarlægari og eldri vetrarbrautir, enn nær Miklahvelli.
Tengdar myndir
Skýringar
Hubble geimsjónaunkinn er alþjóðlegt samstarfsverkefni ESA og NASA.
[1] Í rannsóknarhópnum eru R. J. Bouwens (University of California, Santa Cruz og Leiden University), G. D. Illingworth (University of California, Santa Cruz), I. Labbe (Carnegie Observatories), P. A. Oesch (ETH Zurich), M. Trenti (University of Colorado), C. M. Carollo (ETH Zurich), P. G. van Dokkum (Yale University), M. Franx (Leiden University), M. Stiavelli (Space Telescope Science Institute), V. González (University of California, Santa Cruz), D. Magee (University of California, Santa Crux) og L. Bradley (Space Telescope Science Institute).
[2] Stjörnufræðingar kanna sögu alheimsins með því að mæla það hve mikið teygst hefur á ljósi frá fyrirbæri af völdum útþenslu alheimsins. Þetta kallast rauðvik og er táknað með bókstafnum „z“. Almennt gildir að því meira sem rauðvik vetrarbrautar er, því fjarlægari er hún frá okkur. Áður en Hubble var skotið á loft gátu stjörnufræðingar aðeins greint vetrarbrautir með rauðvik í kringum z = 1 en það samsvarar um helmingi af aldri alheimsins. Fyrsta Hubble Deep Field myndin var tekin árið 1995 en á henni sáust vetrarbrautir með rauðvik z = 4 sem samsvarar um 90% aftur að upphafi tímans. Árið 2004 var Hubble Ultra Deep Field tekin ACS myndavélinni í Hubble en á henni sáust vetrarbrautir með rauðvik z = 6. Með fyrstu innrauðu myndavél Hubbles, Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer, mældist rauðvik upp á z = 7 en stuttu seinna mældist rauðvikið z = 8 með Wide Field Camera 3. Með WFC3 hafa menn nú hugsanlega greint rauðvik upp á z = 10. James Webb geimsjónaukinn á að geta greint ljós frá enn fjarlægari fyrirbærum, með rauðvik allt að z = 15. Svo gamalt ljós lagði af stað um 275 milljónum ára eftir Miklahvell. Hugsanlega sér hann enn lengra aftur. Talið er að fyrstu stjörnurnar hafi myndast einhvern tímann á bilinu z = 15 til z = 30.
[3] Ljósmyndir Hubbles eru teknar í gegnum síur sem hleypa mismunandi bylgjulengdum í gegnum sig. Hægt er að áætla rauðvik fjarlægra vetrarbrauta út frá því hvaða síur hleypa ljósi vetrarbrautarinnar í gegn og hverjar ekki (ljósmælt rauðvik). Hins vegar er ekki hægt að staðfesta rauðvikið nema með litrófsgreiningu, sem er mun nákvæmari aðferð. UDFj-39546284 er of dauf til þess að hægt sé að gera litrófsgreiningu á henni með þeim sjónaukum sem til eru í dag en James Webb geimsjónaukinn verður fær um það.
[4] Vöxtur vetrarbrauta úr óreglulegum stjörnuklumpum í tignarlegar sporvölu- og þyrilþokur varð mönnum ekki ljós fyrr en djúpmyndir Hubbles voru teknar. Nú vantar í sögubækurnar kaflann um vöxt vetrarbrauta fyrstu 500 milljón árin eftir Miklahvell eða á bilinu z = 1000 til z = 10. Ekki er ljóst hvernig þessar vetrarbrautirnar uxu þegar alheimurinn kólnaði eftir Miklahvell en ljóst þykir að eitthvert ferli hefur átt sér stað.
Myndir: NASA, ESA, G. Illingworth og R. Bouwens (University of California, Santa Cruz), og HUDF09 teymið
Tenglar
Greinin í Nature
Fréttatilkynning ESA/Hubble
Fréttatilkynning NASA
Hubblessjónaukinn á Stjörnufræðivefnum
James Webb geimsjónaukinn á Stjörnufræðivefnum
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
Raunvísindastofnun Háskóla Íslands
Sími: 896-1984
Email: saevar[hjá]stjornuskodun.is
Garth Illingworth
University of California, Santa Cruz, USA
Tel: +1-831-459-2843
Email: gdi[hjá]ucolick.org
Rychard Bouwens
Leiden University, Netherlands and University of California, Santa Cruz, USA
Tel: +1-831-459-5276
Email: bouwens[hjá]ucolick.org
Oli Usher
Hubble/ESA, Garching, Germany
Tel: +49-89-3200-6855
E-mail: ousher[hjá]eso.org
Ray Villard
Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA
Tel: +1-410-338-4514
E-mail: villard[hjá]stsci.edu
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESA/Hubble heic1103.