Fjarlægasta dulstirni sem fundist hefur
Sævar Helgi Bragason
29. jún. 2011
Fréttir
Stjörnufræðingar hafa fundið fjarlægasta dulstirni sem fundist hefur hingað til. Í miðju þess er tveggja milljarða sólmassa svarthol.
Hópur evrópskra stjörnufræðinga hefur með hjálp Very Large Telescope ESO og nokkurra annarra sjónauka, fundið og rannsakað fjarlægasta dulstirni sem fundist hefur hingað til. Þetta fyrirbæri er knúið áfram af tveggja milljarða sólmassa svartholi og er langbjartasta fyrirbæri sem fundist hefur í hinum unga alheimi til þessa. Greint er frá þessu í nýjasta hefti tímaritsins Nature sem kemur út 30. júní 2011.
„Dulstirnið er gott tækifæri fyrir okkur til að rannsaka hinn unga alheim. Þetta er mjög sjaldgæft fyrirbæri sem hjálpar okkur að skilja hvernig risasvarthol uxu aðeins nokkur hundruð milljónum ára eftir Miklahvell“ segir Stephen Warren sem gegndi forystuhlutverki í rannsókninni.
Dulstirni eru mjög bjartar og fjarlægar vetrarbrautir, knúin áfram af risasvartholum í miðju þeirra. Þau skína mjög skært svo hægt er að nota þau til að rannsaka það tímabil þegar fyrstu stjörnurnar og vetrarbrautirnar voru að myndast. Þetta nýuppgötvaða dulstirni er svo fjarlægt að ljós þess berst frá lokum hins svokallaða endurjónunarskeiðs í sögu alheims [1].
Dulstirnið kallast ULAS J1120+0641 [2] og sjáum við það eins og það var einungis 770 milljónum ára eftir Miklahvell (rauðvik 7,1 [3]). Ljós þess var því 12,9 milljarða ára á leið til okkar.
Fjarlægari fyrirbæri hafa reyndar fundist áður (eins og gammablossi með rauðvik 8,2, eso0917 og vetrarbraut með rauðvik 8,6, eso1041) en dulstirnið sem hér um ræðir er nokkur hundruð sinnum bjartara en hin fyrirbærin. Dulstirnið er það langfjarlægasta sem hægt er að rannsaka í smáatriðum vegna þess hve bjart það er.
Næstfjarlægasta dulstirni sem þekkist sést 870 milljónum ára eftir Miklahvell (rauðvik 6,4). Svipuð fyrirbæri, enn lengra í burtu, sjást ekki í sýnilegu ljósi því útþensla alheimsins hefur teygt á ljósinu svo það er að mestu innrautt þegar það loks berst til jarðar. Evrópska kortlagningarverkefnið UKIRT Infrared Deep Sky Survey (UKIDSS), sem gert var með breskum innrauðum sjónauka [4] á Hawaii, var falið að leysa þetta vandamál. Stjörnufræðingarnir skoðuðu milljónir fyrirbæra í UKIDSS gagnagrunninum í leit að fjarlægum dulstirnum og höfðu að lokum heppnina með sér.
„Það tók okkur fimm ár að finna þetta fyrirbæri“ útskýrir Bram Venemans, einn af höfundum greinar um rannsóknina. „Við vorum að leita að dulstirni með rauðvik meira en 6,5 svo það kom okkur skemmtilega á óvart að finna svona fjarlægt dulstirni, með rauðvik meira en 7. Þetta dulstirni gerir okkur kleift að skyggnast djúpt inn í endurjónunarskeiðið og veitir okkur einstakt tækifæri til að rannsaka 100 milljón ára tímabil í sögu alheimsins sem var áður utan seilingar.“
Fjarlægðin til dulstirnisins var mæld með FORS2 mælitækinu á Very Large Telescope (VLT) ESO og mælitækjum á Gemini norður sjónaukanum [5]. Vegna þess hve bjart dulstirnið er var hægt að gera litrófsmælingar á því, þ.e. skoða litina í ljósi þess og komast að mörgu um það.
Mælingarnar sýndu að risasvartholið í miðju ULAS J1120+0641 er um tveir milljarðar sólmassa. Erfitt er að útskýra svo massamikið svarthol svo skömmu eftir Miklahvell. Kenningar um vöxt risasvarthola segja að massi þéttra fyrirbæra vaxi hægt þegar þau toga til sín efni úr nágrenninu.
„Við teljum að það séu aðeins um 100 björt dulstirni með rauðvik 7 á allri himinhvelfingunni“ segir Daniel Mortlock, aðalhöfundur greinarinnar. „Uppgötvun þessa dulstirnis krafðist ítarlegrar leitar en laun erfiðisins er hve margt það getur kennt okkur um hinn unga alheim.“
Skýringar
[1] Um það bil 300.000 árum eftir Miklahvell, sem varð fyrir 13,7 milljörðum ára, hafði alheimurinn kólnað nógu mikið til þess að rafeindir og róteindir gátu bundist og myndað óhlaðið vetni (gas án rafhleðslu). Þetta kalda, dimma gas fyllti alheiminn uns fyrstu stjörnurnar hófu að myndast, 100 til 150 milljón árum síðar. Stjörnurnar gáfu frá sér sterkt útfjólublátt ljós sem losaðir rafeindirnar aftur frá róteindunum í ferli sem kallast endurjónun og gerði alheiminn gegnsæjan í útfjólubláu ljósi. Talið er að þetta skeið hafi staðið yfir frá um 150 til 800 milljón árum eftir Miklahvell.
[2] Dulstirnið fannst í gögnum frá UKIDSS Large Area Survey eða ULAS. Tölustafirnir og bókstafurinn „J“ vísa til staðsetningar dulstirnisins á himinhvolfinu.
[3] Ljós ferðast með endanlegum hraða og horfa stjörnufræðingar þess vegna alltaf aftur í tímann þegar horft er út í alheiminn. Ljósið frá ULAS J1120+0641 var 12,9 milljarða ára að ferðast til jarðar svo við sjáum dulstirnið þegar alheimurinn var aðeins 770 milljón ára gamall. Á þessum 12,9 milljörðum ára hefur alheimurinn þanist út og ljósgeislar teygst af þeim sökum. Rauðvikið segir til um hve mikið alheimurinn hefur þanist út frá þeirri stundu þegar ljósið lagði af stað og þangað til það barst til okkar.
[4] UKIRT stendur fyrir United Kingdom Infrared Telescope. Hann er í eigu Science and Technology Facilities Council í Bretlandi og starfræktur af starfsmönnum Joint Astronomy Center í Hilo á Hawaii.
[5] FORS 2 (FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph) er litrófsriti á VLT. Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) og Gemini Near-infrared Spectrograph (GNIRS) voru einnig notuð til að gera litrófsmælingar en Liverpool sjónaukinn, Isaac Newton sjónaukinn og breski innrauðu sjónaukinn (UKIRT) voru einnig notaðir til að staðfesta mælingarnar.
Frekari upplýsingar
Skýrt er frá þessari rannsókn í grein sem birtist 30. júní 2011 í tímaritinu Nature.
Í rannsóknarhópnum eru Daniel J. Mortlock (Imperial College London [Imperial] í Bretlandi), Stephen J. Warren (Imperial), Bram P. Venemans (ESO, Garching í Þýskalandi), Mitesh Patel (Imperial), Paul C. Hewett (Institute of Astronomy [IoA], Cambridge í Bretlandi), Richard G. McMahon (IoA), Chris Simpson (Liverpool John Moores University í Bretlandi), Tom Theuns (Institute for Computational Cosmology, Durham í Bretlandi og University of Antwerp í Belgíu), Eduardo A. Gonzáles-Solares (IoA), Andy Adamson (Joint Astronomy Centre, Hilo í Bandaríkjunum), Simon Dye (Centre for Astronomy and Particle Theory, Nottingham í Bretlandi), Nigel C. Hambly (Institute for Astronomy, Edinborg í Bretlandi), Paul Hirst (Gemini Observatory, Hilo í Bandaríkjunum), Mike J. Irwin (IoA), Ernst Kuiper (Leiden Observatory í Hollandi), Andy Lawrence (Institute for Astronomy, Edinborg í Bretlandi), Huub J. A. Röttgering (Leiden Observatory í Hollandi).
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 Bragson
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Cell: +354-896-1984
Email: [email protected]
Daniel Mortlock
Astrophysics Group, Blackett Laboratory, Imperial College London
London, United Kingdom
Tel: +44 20 7594 7878
Email: [email protected]
Bram Venemans
ESO Astronomer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6631
Email: [email protected]
Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Email: [email protected]
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1122.
Tengdar myndir
Sýn listamanns á það hvernig ULAS J1120+0641, mjög fjarlægt dulstirni sem knúið er áfram af tveggja milljarða sólmassa svartholi, gæti litið út. Þetta er fjarlægasta dulstirni sem fundist hefur til þessa og sjáum við það aðeins 770 milljónum ára eftir Miklahvell. Þetta er langbjartasta fyrirbæri sem fundist hefur snemma í sögu alheims. Mynd: ESO/M. Kornmesser
Mynd af dulstirninu ULAS J1120+0641 sem búin var til úr gögnum frá Sloan Digital Sky Survey og UKIRT Infrared Deep Sky Survey. Dulstirnið er daufi rauði bletturinn í miðjunni. Þetta er fjarlægasta dulstirni sem fundist hefur til þessa. Mynd: ESO/UKIDSS/SDSS
Fjarlægasta dulstirni sem fundist hefur
Sævar Helgi Bragason 29. jún. 2011 Fréttir
Hópur evrópskra stjörnufræðinga hefur með hjálp Very Large Telescope ESO og nokkurra annarra sjónauka, fundið og rannsakað fjarlægasta dulstirni sem fundist hefur hingað til. Þetta fyrirbæri er knúið áfram af tveggja milljarða sólmassa svartholi og er langbjartasta fyrirbæri sem fundist hefur í hinum unga alheimi til þessa. Greint er frá þessu í nýjasta hefti tímaritsins Nature sem kemur út 30. júní 2011.
„Dulstirnið er gott tækifæri fyrir okkur til að rannsaka hinn unga alheim. Þetta er mjög sjaldgæft fyrirbæri sem hjálpar okkur að skilja hvernig risasvarthol uxu aðeins nokkur hundruð milljónum ára eftir Miklahvell“ segir Stephen Warren sem gegndi forystuhlutverki í rannsókninni.
Dulstirni eru mjög bjartar og fjarlægar vetrarbrautir, knúin áfram af risasvartholum í miðju þeirra. Þau skína mjög skært svo hægt er að nota þau til að rannsaka það tímabil þegar fyrstu stjörnurnar og vetrarbrautirnar voru að myndast. Þetta nýuppgötvaða dulstirni er svo fjarlægt að ljós þess berst frá lokum hins svokallaða endurjónunarskeiðs í sögu alheims [1].
Dulstirnið kallast ULAS J1120+0641 [2] og sjáum við það eins og það var einungis 770 milljónum ára eftir Miklahvell (rauðvik 7,1 [3]). Ljós þess var því 12,9 milljarða ára á leið til okkar.
Fjarlægari fyrirbæri hafa reyndar fundist áður (eins og gammablossi með rauðvik 8,2, eso0917 og vetrarbraut með rauðvik 8,6, eso1041) en dulstirnið sem hér um ræðir er nokkur hundruð sinnum bjartara en hin fyrirbærin. Dulstirnið er það langfjarlægasta sem hægt er að rannsaka í smáatriðum vegna þess hve bjart það er.
Næstfjarlægasta dulstirni sem þekkist sést 870 milljónum ára eftir Miklahvell (rauðvik 6,4). Svipuð fyrirbæri, enn lengra í burtu, sjást ekki í sýnilegu ljósi því útþensla alheimsins hefur teygt á ljósinu svo það er að mestu innrautt þegar það loks berst til jarðar. Evrópska kortlagningarverkefnið UKIRT Infrared Deep Sky Survey (UKIDSS), sem gert var með breskum innrauðum sjónauka [4] á Hawaii, var falið að leysa þetta vandamál. Stjörnufræðingarnir skoðuðu milljónir fyrirbæra í UKIDSS gagnagrunninum í leit að fjarlægum dulstirnum og höfðu að lokum heppnina með sér.
„Það tók okkur fimm ár að finna þetta fyrirbæri“ útskýrir Bram Venemans, einn af höfundum greinar um rannsóknina. „Við vorum að leita að dulstirni með rauðvik meira en 6,5 svo það kom okkur skemmtilega á óvart að finna svona fjarlægt dulstirni, með rauðvik meira en 7. Þetta dulstirni gerir okkur kleift að skyggnast djúpt inn í endurjónunarskeiðið og veitir okkur einstakt tækifæri til að rannsaka 100 milljón ára tímabil í sögu alheimsins sem var áður utan seilingar.“
Fjarlægðin til dulstirnisins var mæld með FORS2 mælitækinu á Very Large Telescope (VLT) ESO og mælitækjum á Gemini norður sjónaukanum [5]. Vegna þess hve bjart dulstirnið er var hægt að gera litrófsmælingar á því, þ.e. skoða litina í ljósi þess og komast að mörgu um það.
Mælingarnar sýndu að risasvartholið í miðju ULAS J1120+0641 er um tveir milljarðar sólmassa. Erfitt er að útskýra svo massamikið svarthol svo skömmu eftir Miklahvell. Kenningar um vöxt risasvarthola segja að massi þéttra fyrirbæra vaxi hægt þegar þau toga til sín efni úr nágrenninu.
„Við teljum að það séu aðeins um 100 björt dulstirni með rauðvik 7 á allri himinhvelfingunni“ segir Daniel Mortlock, aðalhöfundur greinarinnar. „Uppgötvun þessa dulstirnis krafðist ítarlegrar leitar en laun erfiðisins er hve margt það getur kennt okkur um hinn unga alheim.“
Skýringar
[1] Um það bil 300.000 árum eftir Miklahvell, sem varð fyrir 13,7 milljörðum ára, hafði alheimurinn kólnað nógu mikið til þess að rafeindir og róteindir gátu bundist og myndað óhlaðið vetni (gas án rafhleðslu). Þetta kalda, dimma gas fyllti alheiminn uns fyrstu stjörnurnar hófu að myndast, 100 til 150 milljón árum síðar. Stjörnurnar gáfu frá sér sterkt útfjólublátt ljós sem losaðir rafeindirnar aftur frá róteindunum í ferli sem kallast endurjónun og gerði alheiminn gegnsæjan í útfjólubláu ljósi. Talið er að þetta skeið hafi staðið yfir frá um 150 til 800 milljón árum eftir Miklahvell.
[2] Dulstirnið fannst í gögnum frá UKIDSS Large Area Survey eða ULAS. Tölustafirnir og bókstafurinn „J“ vísa til staðsetningar dulstirnisins á himinhvolfinu.
[3] Ljós ferðast með endanlegum hraða og horfa stjörnufræðingar þess vegna alltaf aftur í tímann þegar horft er út í alheiminn. Ljósið frá ULAS J1120+0641 var 12,9 milljarða ára að ferðast til jarðar svo við sjáum dulstirnið þegar alheimurinn var aðeins 770 milljón ára gamall. Á þessum 12,9 milljörðum ára hefur alheimurinn þanist út og ljósgeislar teygst af þeim sökum. Rauðvikið segir til um hve mikið alheimurinn hefur þanist út frá þeirri stundu þegar ljósið lagði af stað og þangað til það barst til okkar.
[4] UKIRT stendur fyrir United Kingdom Infrared Telescope. Hann er í eigu Science and Technology Facilities Council í Bretlandi og starfræktur af starfsmönnum Joint Astronomy Center í Hilo á Hawaii.
[5] FORS 2 (FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph) er litrófsriti á VLT. Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) og Gemini Near-infrared Spectrograph (GNIRS) voru einnig notuð til að gera litrófsmælingar en Liverpool sjónaukinn, Isaac Newton sjónaukinn og breski innrauðu sjónaukinn (UKIRT) voru einnig notaðir til að staðfesta mælingarnar.
Frekari upplýsingar
Skýrt er frá þessari rannsókn í grein sem birtist 30. júní 2011 í tímaritinu Nature.
Í rannsóknarhópnum eru Daniel J. Mortlock (Imperial College London [Imperial] í Bretlandi), Stephen J. Warren (Imperial), Bram P. Venemans (ESO, Garching í Þýskalandi), Mitesh Patel (Imperial), Paul C. Hewett (Institute of Astronomy [IoA], Cambridge í Bretlandi), Richard G. McMahon (IoA), Chris Simpson (Liverpool John Moores University í Bretlandi), Tom Theuns (Institute for Computational Cosmology, Durham í Bretlandi og University of Antwerp í Belgíu), Eduardo A. Gonzáles-Solares (IoA), Andy Adamson (Joint Astronomy Centre, Hilo í Bandaríkjunum), Simon Dye (Centre for Astronomy and Particle Theory, Nottingham í Bretlandi), Nigel C. Hambly (Institute for Astronomy, Edinborg í Bretlandi), Paul Hirst (Gemini Observatory, Hilo í Bandaríkjunum), Mike J. Irwin (IoA), Ernst Kuiper (Leiden Observatory í Hollandi), Andy Lawrence (Institute for Astronomy, Edinborg í Bretlandi), Huub J. A. Röttgering (Leiden Observatory í Hollandi).
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 Bragson
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Cell: +354-896-1984
Email: [email protected]
Daniel Mortlock
Astrophysics Group, Blackett Laboratory, Imperial College London
London, United Kingdom
Tel: +44 20 7594 7878
Email: [email protected]
Bram Venemans
ESO Astronomer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6631
Email: [email protected]
Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Email: [email protected]
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1122.
Tengdar myndir