Hubble leysir gátuna um kulnaðar vetrarbrautir

Sævar Helgi Bragason 01. ágú. 2013 Fréttir

Stjörnufræðingar hafa komist að því hvernig kulnaðar vetrarbrautir líta út fyrir að hafa vaxið í gegnum sögu alheimsins.

  • COSMOS sviðið, vetrarbrautir

Á æviskeiði sumra vetrarbrauta hægir verulega á stjörnumyndun svo þær kulna. Kulnaðar vetrarbrautir virðast hafa verið mun smærri í árdaga en þær kulnuðu vetrarbrautir sem finnast í heiminum í dag. Sú ráðgáta — hvernig kulnaðar vetarbrautir geta vaxið úr því þar er engin stjörnumyndun — hefur hvílt þungt á herðum stjörnufræðinga. Teymi stjörnufræðinga nýtti sér gögn frá Hubblessjónaukanum sem veittu merkilega einfalt svar við gátunni.

Þar til nú hefur verið álitið að þessar litlu, kulnuðu vetrarbrautir vaxi í stærri, kulnaðar vetrarbrautir sem við sjáum nágrenni okkar.

Þegar vetrarbrautir mynda ekki nýjar stjörnur var álitið að þær yxu þegar þær rækjust á og rynnu saman við aðrar samskonar vetrarbrautir sem væru fimm til tífalt minni. Slíka samrunakenningu þyrfti að styðja með tilvist fjölmargra slíkra smárra vetrarbrautra — en þær sjást hvergi.

Þar til nýlega var ekki hægt að kanna nægilegan fjölda kulnaðra vetrarbrauta en nú hefur teymi stjörnufræðinga notað athuganir frá COSMOS rannsókninni með Hubble geimsjónaukanum til að finna og telja þessar vetrarbrautir sem hafa kulnað síðustu átta milljarða ára í heimssögunni.

„Skyndilegur vöxtur kulnaðra vetrarbrauta hefur verið ein af stærstu spurningum þeirra sem fást við þróun vetrarbrauta síðustu ár,“ segir Marcella Carollo við ETH háskólann í Zurich í Sviss, fyrsti höfundur greinar rannsóknina. „Ekkert myndasafn hefur verið nógu stórt til að gera okkur kleift að kanna nægilega stórt þýði vetrarbrauta, þar til nú með COSMOS rannsókn Hubbles,“ bætir Nick Scoville við en starfa við Caltech háskólann í Kaliforníu.

Hópurinn notaði stórt safn COSMOS mynda [1], ásamt frekari rannsóknum frá kanadísk–franska sjónaukanum og Subaru sjónaukanum, sem báðir eru á Hawaii. Þær ná aftur til þess tíma þegar aldur alheims var aðeins helmingur af því sem hann er nú. Í þessum athugunum var kortleggt svæði sem er nærri níu sinnum stærra en fullt tungl á himninum.

Kulnuðu vetrarbrautirnar, sem sjást á þessum tímum, eru litlar og þéttar — og virðast haldast þannig. Í stað þess að þenjast út og vaxa með samruna við aðrar vetrarbrautir, breytist stærð þeirra ekki frá því að stjörnumynduninni í þeim sleppir [2]. Hvers vegna virðast þá vetrarbrautirnar vaxa með tímanum?

„Við sáum að ekki slokknar á stórum hluta stærri vetrarbrautanna fyrr en seinna á ævinni og bætast þær þá í hóp smærri kulnaðra systkina sinna. Þannig héldu menn það vera til vitnis um vöxt þeirra minni þegar fram liðu stundir,“ segir Simon Lilly, meðhöfundur og stjörnufræðingur hjá ETH í Zurich. „Þetta er hliðstætt því að segja að vöxtur á meðalstærð íbúða í tiltekinni borg sé ekki vegna þess að nýjar stærri íbúðir bætast við gamlar byggingar, heldur vegna byggingu, nýrra og stærri íbúða,“ segir Alvio Renzini við INAF Padua stjörnuathugunarstöðina á Ítalíu.

Þetta segir okkur talsvert um það hvernig vetrarbrautir hafa þróast síðustu átta milljarða ára. Það var þekkt staðreynd að vetrarbrautir sem mynduðu stjörnur voru minni í árdaga sem skýrir hvers vegna þær eru minni þegar stjörnur hætta að myndast.

„COSMOS veitti okkur einfaldlega bestu athuganirnar fyrir vinnu af þessu tagi. Þá getum við kannað stóran hóp vetrarbrauta á nákvæmlega sama hátt, sem ekki var mögulegt fyrr,“ bætir Peter Capak við Caltech. „Rannsóknin okkar veitir merkilega einfalda og augljósa skýringu á þessari gátu. Hvenær sem einfaldleikinn ryður flóknari kenningum úr vegi, er það ánægjulegt,“ segir Carollo.

Skýringar

[1] Við COSMOS rannsóknina tók Hubble 575 myndir með Advanced Camera for Surveys myndavélinni. Það tók nærri 1.000 klukkustundir af athugunum og er stærsta verkefni Hubbles til þessa. Þessar mælingar eru ómetanlegar. Meðal annars mátti með gögnunum kortleggja í þrívídd dreifingu hulduefnis (heic0701), kanna frekar áhrif þyngdarlinsa (heic0806) og til þess að meta útþenslu alheimsins (heic1005).

[2] Enn er sá möguleiki fyrir hendi að vetrarbrautirnar vaxi við samruna við aðrar kulnaðar vetrarbrautir en það er ekki meirihlutinn einsog áður var talið.

Frekari upplýsingar

Hubblessjónaukinn er alþjóðlegt samstarfsverkefni NASA og ESA.

Rannsóknin birtist í The Astrophysical Journal undir nafninu „Newly-quenched galaxies as the cause for the apparent evolution in average size of the population“.

Ottó Elíasson
Stjörnufræðivefnum
Dalvíkurútibú
Sími: 663 6867
Tölvupóstur: ottoel@stjornuskodun.is

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESA/Hubble heic1312

Tengdar myndir

  • HD 189733, stjarna, HD 189733b, fjarreikistjarnaHér sjást tuttugu kulnaðar vetrarbrautir — vetrarbrautir sem mynda ekki lengur stjörnur — í COSMOS rannsókn Hubbles. Búið er að merkja hverja vetrarbraut með krossi í miðju hvers ramma. Í hinum fjarlæga alheimi eru kulnaðar vetrarbrautir mun minni en þær sem við sjáum nær okkur. Talið var að hver þessara vetrarbrauta hefði runnið saman við aðrar smærri, gaslausar vetrarbrautir og vaxið á þann hátt. Í ljós hefur komið að stærri vetrarbrautirnar kulnuðu seinna og bættust þá við minni og eldri systkini sín, svo menn héldu, ranglega, að vetrarbrautirnar hefðu vaxið með tímanum. Mynd: NASA, ESA, M. Carollo (ETH Zurich)
  • UltraVISTA, COSMOS sviðið, vetrarbrautirHér sést hluti af stærstu innrauðu djúpmynd sem til er af himninum en heildarlýsingartíminn nam 55 klukkustundum. Myndin var búin til úr meira en 6.000 ljósmyndum sem teknar voru með kortlagningarsjónaukanum VISTA í Paranal stjörnustöð ESO í Chile. Á myndinni sést svæði á himninum sem kallast COSMOS í stjörnumerkinu Sextantinum. Meira en 200.000 vetrarbrautir eru á myndinni. Mynd: ESO/UltraVISTA teymið. Þakkir: TERAPIX/CNRS/INSU/CASU