Upphaf og endalok stjörnumyndunarhrina

ALMA varpar ljósi á ráðgátuna um skort á massamiklum vetrarbrautum

Sævar Helgi Bragason 24. júl. 2013 Fréttir

Nýjar athuganir ALMA hafa gefið bestu myndina hingað til af því hvernig mikil stjörnumyndunarhrina getur feykt gasi út úr vetrarbraut og svelt komandi kynslóðir stjarna
  • NGC 253, Myndhöggvaraþokan, gasútstreymi

Nýjar athuganir ALMA sjónaukans í Chile hafa gefið stjörnufræðingum bestu myndina hingað til af því hvernig mikil stjörnumyndunarhrina getur feykt gasi út úr vetrarbraut og svelt komandi kynslóðir stjarna af hráefninu sem þær þurfa til að myndast og vaxa. Myndirnar sýna gríðarmikið útstreymi sameindagass frá stjörnumyndunarsvæðum í Myndhöggvaraþokunni. Þessar nýju niðurstöður hjálpa til við að skýra hvers vegna óvenju lítið er um mjög massamiklar vetrarbrautir í alheiminum. Niðurstöður rannsóknarinnar eru kynntar í tímaritinu Nature þann 25. júlí 2013.

Vetrarbrautir — kerfi eins og Vetrarbrautin okkar sem innihalda nokkur hundruð milljarða stjarna — eru grundvallar byggingareiningar alheimsins. Eitt af metnaðarfyllstu markmiðum nútíma stjarnvísinda er að skilja hvernig vetrarbrautir vaxa og þróast. Ein af lykilspurningunum er: Hvað ræður fjölda nýrra stjarna sem myndast í vetrarbraut?

Myndhöggvaraþokan, einnig kölluð NGC 253, er þyrilvetrarbraut í stjörnumerkinu Myndhöggvaranum. Hún er í um 11,5 milljón ljósára fjarlægð frá sólkerfinu okkar og er því með næstu nágrönnum okkar í geimnum og nálægasta hrinuvetrarbrautin [1] sem sést á suðurhveli himins. Með Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hafa stjörnufræðingar nú uppgötvað ólgandi stólpa úr köldu, þéttu gasi sem streymir út úr miðju vetrarbrautarskífunnar.

„Með greinigæðum ALMA höfum við í fyrsta sinn séð massamikil og þétt ský úr köldu gasi sem efnisskeljar, myndaðar af ungum stjörnum, þrýsta út í geiminn,“ sagði Alberto Bolatto við Marylandháskóla í Bandaríkjunu, aðalhöfundur greinar um rannsóknina.„Gasmagnið sem við mælum veitir okkur góðar vísbendingar um að sumar vaxandi vetrarbrautir spúa frá sér meira gasi en þær taka til sín. Hugsanlega erum við að sjá dæmi í nútímanum um atburð sem var mjög algengur snemma í sögu alheimsins.“

Niðurstöðurnar gætu hjálpað til við að skýra hvers vegna stjörnufræðingar hafa fundið fáar massamiklar vetrarbrautir í alheiminum. Tölvulíkön sýna að eldri og rauðleitari vetrarbrautir ættu að vera töluvert massameiri og innihalda fleiri stjörnur en við sjáum í dag. Svo virðist sem vindar frá vetrarbrautunum eða útstreymi gass sé svo öflugt, að þau svipti vetrarbrautir hráefninu sem þarf til að mynda næstu kynslóðir stjarna [2].

„Þessi einkenni mynda boga sem eru næstum því fullkomlega í línu við jaðra heita, jónaða gassins sem streymir burt og við höfum áður séð,“ sagði Fabian Walter sem stýrði rannsókninni við Max Planck stofnunina í stjörnufræði í Heidelberg í Þýskalandi og meðhöfundur greinarinnar. „Nú sjáum við, skref fyrir skref, umbreytingu stjörnumyndunarhrinu í útstreymi.“

Stjörnufræðingarnir gátu fundið út að mikið magn sameindagass — næstum tíu sinnum meira efni en er í sólin okkar, hugsanlega meira — kastast árlega út úr vetrarbrautinni á milli 150.00 og 1.000.000 km hraða á klukkustund [3]. Samanlagt gæti heildarmagn þessa gass verið meira en gasið sem fór í að mynda stjörnur í vetrarbrautinni á sama tíma. Á þessum hraða gæti vetrarbrautin orðið gaslaus á aðeins 60 milljónum ára.

„Í mínum huga er þetta prýðisgott dæmi um það hvernig ný tækni mótar framtíð stjarnvísinda. Við höfum rannsakað stjörnumyndunarsvæði í NGC 253 og aðrar nálægar hrinuvetrarbrautir í næstum áratug, en áður en ALMA kom til sögunnar áttum við ekki möguleika á að sjá þessi smáatriði,“ sagði Walter. Rannsóknin studdist við aðeins 16 loftnet ALMA. „Það er ákaflega spennandi að hugsa til þess sem ALMA verður fær um að sýna okkur í útstreymi af þessu tagi með öllum loftnetunum 66!“ sagði Walter að lokum.

Frekari rannsóknir með ALMA röðinni allri munu hjálpa til við að finna út hver örlög gassins, sem vindurinn ber burt, verða. Það mun leiða í ljós hvort vindar sem drifnir eru áfram af stjörnumyndunarhrinum, endurnýi eða fjarlægi alveg efnið sem þarf til að mynda stjörnur.

Skýringar

[1] Hrinuvetrarbrautir framleiða stjörnur óvenju ört. NGC 253 er ein nálægasta vetrarbrautin af þessu tagi og því kjörin til að rannsaka áhrif svo örs vaxtar á vetrarbrautina sem hýsir stjörnumyndunarhrinu.

[2] Eldri rannsóknir höfðu sýnt að heitara en ekki jafn þétt gas streymdi burt frá stjörnumyndunarsvæðum NGC 253 en að það eitt hefði lítil eða ekki nokkur áhrif á örlög vetrarbrautarinnar og getu hennar til að mynda nýjar kynslóðir stjarna. Nýju mælingar ALMA sýna að sameindagasið, sem er mun þéttara, fær „spark“ frá myndun nýrra stjarna og fýkur þá með þunna, heita gasinu á leiðinni í hjúp vetrarbrautarinnar.

[3] Þótt hraðinn sé hár er hann kannski ekki nægilegur til að blása efninu út úr vetrarbrautinni. Gasið myndi festast í hjúpi vetrarbrautarinnar í milljónir ára og rigna að lokum aftur á skífuna og tendra nýjar stjörnumyndunarhrinur.

Frekari upplýsingar

Skýrt er frá þessari rannsókn í greininni „The Starburst-Driven Molecular Wind in NGC 253 and the Suppression of Star Formation“ eftir Alberto D. Bolatto o.fl. sem birtist í Nature þann 25. júlí 2013.

Í rannsóknarteyminu eru A. D. Bolatto (Department of Astronomy, Laboratory for Millimeter-wave Astronomy, and Joint Space Institute, University of Maryland í Bandaríkjunum), S. R. Warren (University of Maryland), A. K. Leroy (National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville í Bandaríkjunum), F. Walter (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg í Þýskalandi), S. Veilleux (University of Maryland), E. C. Ostriker (Department of Astrophysical Sciences, Princeton University í Bandaríkjunum), J. Ott (National Radio Astronomy Observatory, New Mexico í Bandaríkjunum), M. Zwaan (European Southern Observatory, Garching í Bandaríkjunum), D. B. Fisher (University of Maryland), A. Weiss (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn í Þýskalandi), E. Rosolowsky (Department of Physics, University of Alberta í Kanada) og J. Hodge (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg í Þýskalandi).

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 eso1334.

Tengdar myndir

  • NGC 253, Myndhöggvaraþokan, vetrarbraut, myndun stjarnaiHér sést þrívíð mynd af mælingum ALMA á köldu kolmónoxíðgasi í NGC 253 (Myndhöggvaraþokunni), nálægri hrinuvetrarbraut. Lárétti ásinn sýnir hraða efnisins en lóðrétt ásinn staðsetninguna í miðhluta vetrarbrautarinnar. Litirnir tákna styrkleika útgeislunnar eins og ALMA nam hana, þar sem bleikt er sterkast en rautt veikast. Þessi gögn hafa verið notuð til að sýna fram á að mikið magn af köldu gasi streymir út frá miðsvæðum vetrarbrautarinnar. Þetta gerir næstu kynslóðum stjarna erfitt fyrir að myndast. Mynd: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Erik Rosolowsky
  • NGC 253, Myndhöggvaraþokan, vetrarbraut, myndun stjarnaiÁ þessari mynd af þyrilvetrarbrautinni NGC 253, sem einnig er kölluð Myndhöggvaraþokan, eru bornar saman innrauð ljósmynd VISTA sjónauka ESO (vinstri) og mynd ALMA af útstreymi kalds gass í millímetraljósi (hægri). Mynd:ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/J. Emerson/VISTA. Þakkir: Cambridge Astronomical Survey Unit
  • NGC 253, Myndhöggvaraþokan, vetrarbraut, myndun stjarnaiVLT Survey Telescope (VST) tók þessa hnífskörpu mynd af NGC 253, nálægri þyrilvetrarbraut. Þessi nýja mynd er líklega besta víðmyndin sem til er af þessu fyrirbæri og nágrenni hennar. Hún sýnir að VST, nýjasti sjónaukinn í Paranal stjörnustöð ESO, hefur vítt sjónsvið en líka framúrskarandi myndgæði. Björt svæði þar sem mikil og ör stjörnumyndun á sér stað eru á víð og dreif um NGC 253. Gögnin voru unnin með VST-Tube kerfinu sem A. Grado og samstarfsmenn í INAF-Capodimonte Observatory þróuðu. Mynd: ESO/INAF-VST. Þakkir: A. Grado/L. Limatola/INAF-Capodimonte Observatory