Árekstur vetrarbrautaþyrpinga grannskoðaður

Sævar Helgi Bragason 22. jún. 2011 Fréttir

Hópur stjarnvísindamanna hefur rannsakað vetrarbrautaþyrpingu og leitt í ljós ofsafengna og flókna sögu hennar.

  • Abell 2477, hulduefni, vetrarbrautaþyrping

Hópur stjarnvísindamanna hefur rannsakað vetrarbrautaþyrpinguna Abell 2744 sem nefnd hefur verið Pandóru þyrpingin. Stjörnufræðingarnir hafa með hjálp geimsjónauka og sjónauka á jörðu niðru, þar á meðal Very Large Telescope ESO og Hubblessjónaukanum, dregið upp mynd af sögu þyrpingarinnar sem er bæði ofsafengin og flókin. Svo virðist sem Abell 2744 sé afleiðing áreksturs fjögurra vetrarbrautaþyrpinga í einu og hefur hann haft skringileg áhrif í för með sér sem hafa aldrei sést áður í einni þyrpingu.

Þegar stórar vetrarbrautaþyrpingar rekast saman verður til samsuða upplýsinga sem er sannkölluð fjársjóðskista fyrir stjörnufræðinga. Alþjóðlegum hópi stjarnvísindamanna hefur tekist að púsla saman sögu áreksturs sem stóð yfir í um 350 milljónir ára í geimnum með því að rannsaka eina flóknustu og óvenjulegustu vetrarbrautaþyrpingu himins.

„Rannsóknir okkar á þessari árekstraþyrpingu gerir okkur kleift að draga upp mynd af þeim atburðum sem urðu á hundruð milljóna ára tímabili, á svipaðan hátt og menn geta fundið út orsök árekstra í umferðinni“ segir Julian Merten, einn af aðlhöfundum greinar um rannsóknina á Abell 2744. „Þetta getur sýnt okkur hvernig form í alheiminum myndast og hvernig mismunandi tegundir af efnum víxlverka hvert við annað þegar það rekst saman.“

„Við gáfum þyrpingunni viðurnefnið Pandóra vegna þeirra mörgu skrítnu fyrirbæra sem virðast hafa losnað úr læðingi við áreksturinn. Sum þeirra höfum við aldrei séð áður“ segir Renato Dupke, meðlimur í rannsóknarhópnum.

Stjörnufræðingar hafa nú rannsakað Abell 2744 í meiri smátriðum en nokkru sinni fyrr með hjálp Very Large Telescope (VLT) ESO, japanska Subaru sjónaukanum, Hubblessjónauka NASA og ESA og Chandra röntgensjónauka NASA.

Vetrarbrautir þyrpingarinnar sjást greinilega á myndum VLT og Hubbles. Þótt þær séu bjartar telja þær innan við 5% af heildarmassanum sem í þyrpingunni er. Afgangurinn er gas (í kringum 20%) sem er svo heitt að það hefur aðeins frá sér röntgengeislun og hulduefni (í kringum 75%) sem er ósýnilegt. Til að skilja hvað gekk á við áreksturinn kortlögðu stjörnufræðingarnir staðsetningu allra þriggja efnistegunda í Abell 2744.

Mjög erfitt er að henda reiður á hulduefninu því það gefur hvorki frá sér ljós né dregur það í sig og endurvarpa því sömuleiðis ekki (samanber nafnið). Hins vegar eru þyngdaráhrif þess mælanleg. Stjörnufræðingarnir nýttu sér því fyrirbæri sem kallast þyngdarlinsa til að staðsetja nákvæmlega þetta dularfulla efni. Þyngdarlinsa sveigir ljósgeisla frá fjarlægum vetrarbrautum þegar ljósið ferðast í gegnum þyngdarsvið þyrpingarinnar. Afleiðingin er sú að bakgrunnsvetrarbrautirnar sýnast bjagast eins og sjá má á myndum VLT og Hubbles. Með því að mæla bjögunina er hægt að kortleggja mjög nákvæmlega hvar þessi duldi massi leynist og þar af leiðandi hvar hulduefnið er.

Miklu einfaldara er að finna heita gasið í þyrpingunni því Chandra röntgensjónaukinn sér það. Athuganir Chandra eru ekki aðeins nauðsynlegar til að finna megi út hvar gasið er, heldur líka til að sýna okkur úr hvaða stefnu og á hvaða hraða mismunandi hlutar þyrpingarinnar runnu saman.

Í niðurstöðum sínum fundu stjörnufræðingar mörg áhugaverð fyrirbæri. „Abell 2744 virðist hafa myndast úr fjórum mismunandi þyrpingum sem rákust saman á um 350 milljóna ára tímabili. Efnin í þyrpingunni dreifast ójafnt og á flókinn hátt sem er mjög óvenjulegt en um leið heillandi“ segir Dan Coe, annar aðalhöfundur greinarinnar.

Við þennan flókna árekstur virðist hluti heita gassins og hulduefnisins hafa skilist að. Gasið er því nokkuð langt frá hulduefninnu og sýnilegu vetrarbrautunum. Í Pandóruþyrpingunni sjáum við nokkur fyrirbæri sem aðeins hafa sést ein og sér í öðrum kerfum.

Við miðju þyrpingarinnar er „byssukúla“ þar sem gas einnar þyrpingar rakst á gas úr annarri þyrpingu svo að höggbylgja myndaðist. Hulduefnið barst í gegnum áreksturinn án þess að verða fyrir nokkrum áhrifum [1].

Í öðrum hluta þyrpingarinnar sjást aðeins vetrarbrautir (venjulegt efni) og hulduefni en ekkert heitt gas. Gasið gæti hafa þeyst burt við áreksturinn og aðeins skilið eftir sig daufa slóð.

Við ytri hluta þyrpingarinnar eru enn furðulegri fyrirbæri. Á einum stað er mikið hulduefni en hvorki bjartar vetrarbrautir né heitt gas. Gasklumpur hefur losnað frá og kastast burt frá hulduefninu á undan því frekar en eftir. Þessi sérkennilega myndun gæti sagt stjörnufræðingum sitthvað um það hvernig hulduefnið hegðar sér og hvernig ýmis efni í alheiminum víxlverka við hvert annað.

Vetrarbrautaþyrpingar eru stærstu form alheimsins og innihalda trilljónir stjarna. Það hvernig þær myndast og þróast við síendurtekna árekstra hefur djúp áhrif á skilning okkar á alheiminum. Unnið er að frekari rannsóknum á Pandóruþyrpingunni, einum margslungnasta og mest heillandi vetrarbrautasamruna sem fundist hefur.

Skýringar

[1] Þessi áhrif hafa sést áður í nokkrum árekstrum vetrarbrautaþyrpinga, þar á meðal í „Byssukúluþyrpingunni“ 1E 0657-56.

Frekari upplýsingar

Sagt er frá þessari rannsókn í greininni „Creation of cosmic structure in the complex galaxy cluster merger Abell 2744“ sem birtist íMonthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Í rannsóknarhópnum eru J. Merten (Institute for Theoretical Astrophysics, Heidelberg í Þýskalandi; INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna á Ítalíu), D. Coe (Space Telescope Science Institute, Baltimore í Bandaríkjunum), R. Dupke (University of Michigan í Bandaríkjunum; Eureka Scientific í Bandaríkjunum; National Observatory, Rio de Janeiro í Brasilíu), R. Massey (University of Edinburgh í Skotlandi), A. Zitrin (Tel Aviv University í Ísrael), E.S. Cypriano (University of Sao Paulo í Brasilíu), N. Okabe (Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics í Taívan), B. Frye (University of San Francisco í Bandaríkjunum), F. Braglia (University of British Columbia í Kanada), Y. Jimenez-Teja (Instituto de Astrofisica de Andalucia, Granada á Spáni), N. Benitez (Instituto de Astrofisica de Andalucia), T. Broadhurst (University of Basque Country á Spáni), J. Rhodes (Jet Propulsion Laboratory/Caltech í Bandaríkjunum), M. Meneghetti (INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna á Ítalíu), L. A. Moustakas (Caltech), L. Sodre Jr. (University of Sao Paulo í Brasilíu), J. Krick (Spitzer Science Center/IPAC/Caltech í Bandaríkjunum) og J. N. Bregman (University of Michigan).

ESO, European Southern Observatory, stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli, er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og ein öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. Með því að reisa og reka öflugustu stjörnuathugunarstöðvar heims leggur ESO grunninn að mikilvægum uppgötvunum stjörnufræðinga. Í Chile rekur ESO 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 40 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

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

Julian Merten
Institute for Theoretical Astrophysics
Heidelberg, Germany
Tel: +49 6221 54 8987
Email: jmerten@ita.uni-heidelberg.de

Daniel Coe
Space Telescope Science Institute
Baltimore, USA
Tel: +1 410 338 4312
Email: dcoe@stsci.edu

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Email: rhook@eso.org

Oli Usher
Hubble/ESA
Garching, Germany
Tel: +49 89 3200 6855
Email: ousher@eso.org

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1120.

Tengdar myndir

  • Abell 2744, vetrarbrautaþyrpingMynd af vetrarbrautaþyrpingunni Abell 2744 sem sett er saman úr ljósmyndum sem teknar voru með Hubble geimsjónauka NASA og ESA og Very Large Telescope (VLT) ESO, Chandra röntgensjónauka NASA (röntgengeislun) og útreikningum á staðsetningu hulduefnis. Vetrarbrautirnar eru einu fyrirbæri myndarinnar sem sjást í sýnilegu ljósi en telja aðeins 5% af massa hennar. Heitt gas á milli vetrarbrautanna (bleikt) telur 20% massans og gefur frá sér röntgengeislun. Blái liturinn er kort af dreifingu hulduefnisins í þyrpingunni og byggir á nákvæmri greiningu á því hvernig massinn beygir ljós frá fjarlægari vetrarbrautum í bakgrunni. Mynd: NASA, ESA, ESO, CXC & D. Coe (STScI)/J. Merten (Heidelberg/Bologna)
  • Abell 2744, vetrarbrautaþyrpingMynd Very Large Telescope (VLT) ESO af vetrarbrautaþyrpingunni Abell 2744. Þyrpingin hefur verið nefnd Pandóru þyrpingin vegna þeirra skrítnu og ólíku fyrirbæra sem losnað hafa úr læðingi við risaárekstra sem urðu á 350 milljón ára tímabili. Gögn VLT voru notuð til að rannsaka dreifingu hulduefnis í þyrpingunni. Mynd: ESO & D. Coe (STScI)/J. Merten (Heidelberg/Bologna)
  • Abell 2744, vetrarbrautaþyrpingMynd Hubble geimsjónauka NASA og ESA af vetrarbrautaþyrpingunni Abell 2744. Mynd Hubbles sýnir miðsvæði þyrpingarinnar vel en hefur verið blandað við víðari mynd VLT sjónauka ESO. Mynd: NASA, ESA, ESO & D. Coe (STScI)/J. Merten (Heidelberg/Bologna)
  • Abell 2744, vetrarbrautaþyrpingMynd sem tekin var með Advanced Camera for Surveys á Hubble geimsjónauka NASA og ESA af miðsvæðum vetrarbrautaþyrpingarinnar Abell 2744. NASA, ESA & D. Coe (STScI)/J. Merten (Heidelberg/Bologna)
  • Abell 2744, vetrarbrautaþyrpingÍ þessu vefvarpi fræðumst við nánar um þessa rannsókn.