ALMA staðsetur ungar vetrarbrautir á mettíma

Sævar Helgi Bragason 17. apr. 2013 Fréttir

Með hjálp ALMA hafa stjörnufræðingar náð að staðsetja meira en 100 frjósamar hrinuvetrarbrautir frá árdögum alheims

  • ALMA, hrinuvetrarbrautir, vetrarbrautir, myndun stjarna

Hópur stjörnufræðinga hefur notað ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) sjónaukann nýja til að staðsetja meira en 100 frjósamar hrinuvetrarbrautir frá árdögum alheims. Geta ALMA er slík að á örfáum klukkustundum gerði sjónaukinn jafnmargar mælingar á vetrarbrautunum og gerðar hafa verið með öllum öðrum sambærilegum sjónaukum í heiminum samanlagt í meira en áratug.

Öflugustu hringur stjörnumyndunar í alheiminum áttu sér stað í fjarlægum og rykugum vetrarbrautum. Þessar vetrarbrautir eru mjög mikilvægar fyrir skilning okkar á myndun og þróun vetrarbrauta í gegnum sögu alheimsins en ryk byrgir sýn og gerir stjörnufræðingum erfitt fyrir að kanna þær í sýnilegu ljósi. Af þeim sökum verða stjörnufræðingar að notast við sjónauka sem nema ljós með lengri bylgjulengdum eða í kringum millímetra eins og ALMA gerir.

„Stjörnufræðingar hafa beðið eftir gögnum eins og þessum í yfir áratug. ALMA er svo öflugur sjónauki að hann hefur bylt því hvernig við rannsökum þessar vetrarbrautir, jafnvel þótt sjónaukinn hafi ekki verið tilbúinn þegar mælingarnar fóru fram,“ sagði Jacqueline Hodge (Max-Planck-Institut für Astronomie í Þýskalandi), aðalhöfundur greinar um mælingar ALMA.

Áður höfðu bestu myndirnar af þessum rykugu og fjarlægu vetrarbrautum fengist með Atacama Pathfinder Experiment (APEX) sjónaukanum sem ESO starfrækir. APEX kortlagði svæði á himninum á stærð við fullt tungl [1] og nam merki um 126 rykugar hrinuvetrarbrautir. Á myndum APEX kemur hver hrina stjörnumyndunar hins vegar fram sem fremur þokukenndur blettur sem gæti jafnvel verið svo breiður að hann næði yfir meira en eina vetrarbraut á skarpari myndum teknum á öðrum bylgjulengdum. Að vita ekki nákvæmlega hverjar hrinuvetrarbrautirnar eru setur þeim stjörnufræðingum, sem rannsaka myndun stjarna í árdaga alheims, skorður.

Að staðsetja réttu vetrarbrautirnar krefst skarpari mælinga sem aftur krefjast stærri sjónauka. Þótt loftnet APEX sé 12 metra breitt eru sjónaukar eins og ALMA settir saman úr mörgum loftnetum svipuðum APEX sem dreift er yfir stórt svæði. Merkin frá öllum loftnetunum eru sameinuð og útkoman er einn risasjónauki jafnstór allri loftnetaröðinni.

Stjörnufræðingarnir notuðu ALMA í fyrsta rannsóknarfasa sjónaukans til að kanna vetrarbrautirnar sem APEX hafði kortlagt en ALMA var þá enn í smíðum. Þótt einungis fjórðungur af lofnetunum 66 væru notuð og þeim dreift yfir allt að 125 metra breitt svæði, þurfti ALMA aðeins að mæla hverja vetrarbraut í tvær mínútur til að staðsetja hverja og eina nákvæmlega á svæði sem er 200 sinnum minna en blettirnir sem APEX hafði greint og með þrisvar sinnum meiri næmni. ALMA er svo miklu næmari en aðrir sjónaukar sömu gerðar að á örfáum klukkustundum tvöfaldaði sjónaukinn heildarfjölda mælinga af þessu tagi sem gerðar hafa verið.

Stjörnufræðingarnir greindu ekki aðeins í hvaða vetrarbrautum virk stjörnumyndunarsvæði væri að finna, heldur kom í ljós að í eldri mælingum höfðu margar hrinuvetrarbrautirnar runnið saman í einn blett. Haukfrán sjón ALMA gerði stjörnufræðingunum kleift að skilja vetrarbrautirnar í sundur.

„Áður töldum við að björtustu vetrarbrautir af þessu tagi væru að mynda stjörnur þúsund sinnum örar en Vetrarbrautin okkar og ættu í hættu að sundrast. Myndir ALMA sýna margar smærri vetrarbrautir sem mynda stjörnur á fremur eðlilegum hraða,“ sagði Alexander Karim (Durham University í Bretlandi), meðlimur í hópnum og aðalhöfundur fylgigreinar um rannsóknina.

Niðurstöðurnar veita stjörnufræðingum fyrstu tölfræðilega áreiðanlegu skráninguna á rykugum hrinuvetrarbrautum í árdaga alheims og nauðsynlega undirstöðu fyrir frekari rannsóknir á eiginleikum þessara vetrarbrauta á mismunandi bylgjulengdum, án þess að hætta sé á mistúlkun vegna þess að vetrarbrautirnar blandist saman í mælingum.

Þótt næmni og greinigæði ALMA eigi sér enga líka gegna sjónaukar á borð við APEX enn mikilvægu hlutverki. „APEX getur kannað víðfeðmara svæði á himninum á skemmri tíma en ALMA svo APEX er kjörinn til að finna þessar vetrarbrautir. Um leið og við vitum hvert við eigum að horfa getum við notað ALMA til að staðsetja vetrarbrautirnar nákvæmlega,“ sagði Ian Small (Durham University í Bretlandi), meðhöfundur aðalgreinarinnar, að lokum.

Skýringar

[1] Mælingarnar voru gerðar á svæði á himninum í stjörnumerkinu Ofninum sem kallast Chandra Deep Field South. Svæðið hefur þegar verið kannað gaumgæfilega með mörgum öðrum sjónaukum, bæði í geimnum og á Jörðinni. Nýju mælingar ALMA bæta við djúpmælingum í hárri upplausn á svæðinu á millímetra/hálfsmillímetra sviði rafsegulrófsins og bæta upp eldri mælingar.

Frekari upplýsingar

ALMA er samstarfsverkefni Evrópu, Norður Ameríku og Austur Asíu í samvinnu við Chile. Í Evrópu er verkefnið fjármagnað af ESO, í Norður Ameríku af National Science Foundation (NSF) í samstarfi við National Research Council of Canada (NRC) og National Science Council of Taiwan (NSC) og í Austur Asíu af National Insitutes of Natural Sciences (NINS) í Japan í samstarfi við Academia Sinica (AS) í Taívan. ESO sér um smíði og rekstur ALMA fyrir hönd Evrópu 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).

Atacama Pathfinder Experiment (APEX) er samstarfsverkefni Max Planck Institut für Radioastronomie (MPIfR) sem leggur til 50%, Onsala Space Observatory (OSO) sem leggur til 23% og Stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli sem leggur til 27%.

Skýrt var frá rannsókninni í greininni „An ALMA Survey of Submillimeter Galaxies in the Extended Chandra Deep Field South: Source Catalog and Multiplicity“, eftir J. Hodge o.fl., sem birtist í Astrophysical Journal.

Fylgigreining, „An ALMA survey of submillimetre galaxies in the Extended Chandra Deep Field South: High resolution 870 μm source counts“, sem fjallar um fjölbreytileika uppsprettanna eftir A. Karim o.fl., birtist í tímariti Oxford University Press, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. 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 þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 39 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1318.

Tengdar myndir

  • hringþoka, IC 1295Hópur stjörnufræðinga hefur notað ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) sjónaukann nýja til að staðsetja meira en 100 frjósamar hrinuvetrarbrautir frá árdögum alheims. Hér sjást nærmyndir af nokkrum þessara vetrarbrauta. Mælingar ALMA, sem gerðar voru á hálfsmillímetra bylgjulengdum, eru appelsíngular/rauðar og lagðar ofan á innrauða mynd af svæðinu frá IRAC myndavél Spitzer geimsjónaukans. Bestu myndirnar hingað til af þessum fjarlægu og rykugu vetrarbrautum voru gerðar með Atacama Pathfinder Experiment (APEX) en mælingar hans voru ekki nógu skarpar til þess að greina ótvírætt vetrarbrautirnar á myndum í öðrum bylgjulengdum. ALMA þurfti aðeins að mæla hverja vetrarbraut í tvær mínútur til að staðsetja hverja og eina nákvæmlega á svæði sem er 200 sinnum minna en blettirnir sem APEX hafði greint og með þrisvar sinnum meiri næmni. Mynd: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Hodge et al., A. Weiss et al., NASA Spitzer Science Center