Hubble finnur fjarlægustu ungþyrpingu vetrarbrauta sem sést hefur

Sævar Helgi Bragason 10. jan. 2012 Fréttir

Stjörnufræðingar hafa fundið þyrpingu vetrarbrauta á fyrstu stigum þróunar. Hún er fjarlægasta ungþyrping sem fundist hefur hingað til.

  • vetrarbrautaþyrping, ungþyrping vetrarbrauta

Með Hubblessjónauka NASA og ESA hafa stjörnufræðingar fundið þyrpingu vetrarbrauta á fyrstu stigum þróunar. Þyrpingin er þar með fjarlægasta þyrping af því tagi sem fundist hefur í hinum unga alheimi.

Fimm vetrarbrautir í þyrpingu sáust í athugunum sem gerðar voru í nær-innrauðu ljósi með Hubble. Þær eru svo fjarlægar að ljósið frá þeim var 13,1 milljarð ára á leiðinni til okkar. Vetrarbrautirnar eru meðal þeirra björtustu í hinum unga alheimi. Að sama skapi eru þær sjálfar ungar, enda sjáum við þær eins og þær voru 600 milljón árum eftir Miklahvell.

Vetrarbrautaþyrpingar eru stærstu fyrirbæri sem finnast í alheimi. Þær geyma hundruðir og jafnvel þúsundir vetrarbrauta sem þyngdaraflið heldur saman. Þessi þyrping, sem enn var í mótun á þessum tíma er því kölluð ungþyrping. Í dag er hún sennilega með stærstu byggðum vetrarbrauta, sambærilega við Meyjarþyrpinguna, sem geymir 2.000 vetrarbrautir.

„Vetrarbrautirnar mynduðust á fyrstu stigum þeirrar tíðar, þegar vetrarbrautir tóku að hópa sig saman“, segir Michele Trenti (University of Colorado við Boulder í Bandaríkjunum og University of Cambridge í Bretland) sem leiðir rannsóknarhópinn. „Niðurstöðurnar staðfesta kennilegan skilning okkar á myndun vetrarbrautaþyrpinga. Hubblessjónaukinn er einmitt nógu öflugur til að finna fyrstu dæmi þeirra í þessari fjarlægð.“

Trentir kynnir niðurstöðurnar í dag á fundi bandaríska stjarnvísindafélagsins í Austin í Texas. Rannsóknin birtist 10 janúar 2012 í tölublaði The Astrophysical Journal.

Flestar vetrarbrautir í alheiminum hanga saman í hópum og þyrpingum. Stjörnufræðingar hafa nú kannað fjölmargar þeirra af kostgæfni við mjög ólíkar fjarlægðir. En það eitt að finna þyrpingar á fyrstu stigum myndunar er erfitt vegna þess hve sjaldgæfar og daufar þær eru.

„Við verðum að horfa á mörg svæði á himninum, því líkurnar á því að finna eitthvað svona sjaldgæft eru afa litlar“, segir Trenti sem beitti skörpum augum Hubbles, Wide Field Camera 3 (WFC3) til að finna vetrarbrautaþyrpingarnar. „Þetta er eins og að spila Sjóorrustu: Leitin er skot í myrkri. Iðulega er ekkert að finna á leitarsvæðinu, en ef við hittum á réttan flöt finnum við fjölmargar vetrarbrautir“.

Úr því að þessar fjarlægu og ungu vetrarbrautir eru svo daufar, þá leitaði hópurinn að björtustu vetrarbrautum kerfisins. Vetrarbrautirnar skæru eru sem auglýsingaskilti fyrir byggingarsvæði vetrarbrautaþyrpinga. Með hjálp tölvulíkana búast stjörnufræðingar við því að vetrarbrautir snemma í sögu alheims hópi sig saman. Úr því að birta vetrarbrautanna tengist massa þeirra, þá sýna björtustu vetrarbrautirnar hvar þyrpingar í mótun er að finna. Þessir öflugu vitar brenna djúpt í brunnum hulduefnis, ósýnilegs efnis sem gerir vinnupalla þyngdarinnar klára fyrir smíði vetrarbrauta. Hópurinn væntir þess að margar daufari vetrarbrautir sem ekki sjást á myndunum leynist í nágrenninu.

Vetrarbrautirnar fimm, sem Hubblessjónaukinn fann, eru u.þ.b. helmingur til tíundihluti af vetrarbrautinni okkar en eru þó sambærilegar að birtustigi. Vetrarbrautirnar eru bjartar og massamiklar enda nærast þær á miklu gasi úr samruna við aðrar vetrarbrautir. Tölvuhermun rannsóknarhópsins sýnir að vetrarbrautirnar munu á endanum renna saman og mynda björtustu vetrarbrautina í miðju þyrpingarinnar, gríðarstórrar sporvölu sem svipar til Messier 87 í Meyjarþyrpingunni.

Athuganirnar sýna glöggt hvernig vetrarbrautirnar hlaðast upp og styðja því kenninguna um að stigskipt neðansækin ferli ráði við myndun vetrarbrauta. Þá sækja smærri einingar sér massa, eða renna saman og mynda enn stærri fyrirbæri í samfelldum, stöðugum og mikilfenglegum ferlum árekstra og söfnunar.

Athuganirnar eru hluti af the Brightest of Reionising Galaxies (BoRG) rannsókninni, sem notar WFC3 myndavél Hubbles til að leita bjartra vetrarbrauta fyrir um 13 milljörðum ára síðan, þegar ljós hinna fyrstu stjarna rauf þoku vetnis í ferli sem kallað er endurjónun.

Hópurinn áætlaði fjarlægðina til hinna nýfundnu vetrarbrauta með því að skoða liti þeirra. Stjörnufræðingar ráðgera nú að fylgja rannsókninni eftir með litrófsmælingum, sem hjálpar til við að ákvarða nákvæmlega fjarlægðina að þyrpingunni. Í þeim athugunum er einnig unnt að ákvarða hraða þeirra og þá hvort þyngdaraflið bindi þær saman.

Skýringar

Hubblessjónaukinn er alþjóðlegt samstarfsverkefni NASA og ESA.

Tengiliður

Ottó Elíasson
Háskóla Íslands
Sími: 663 6867
Tölvupóstur: ottoel@stjornuskodun.is

Tengdar myndir

  • vetrarbrautaþyrping, ungþyrping vetrarbrautaMynd Hubble geimsjónaukans sem sýnir þyrpingu fimm vetrarbrauta aðeins 600 milljónum ára eftir Miklahvell. Hringirnir eru dregnir um vetrarbrautirnar. Fjarlægðin milli þeirra er sambærileg við bilið milli vetrarbrauta Grenndarhópsins sem við vetrarbrautin okkar tilheyrir. Nærmyndirnar hægra megin eru teknar í innrauðu ljósi og sýnir vetrarbrautirnar. Líkön sýna þær munu að lokum renna saman og mynda eina bjarta vetrarbraut, sambærilega við risasporvöluþokuna Messier 87 í Meyjarþyrpingunni. Mynd: NASA, ESA, M. Trenti (University of Cambridge og University of Colorado), L. Bradley (STScI) og BoRG hópurinn.