eso2013is — Fréttatilkynning

ALMA sér fjarlægan tvífara Vetrarbrautarinnar

Bjöguð vetrarbrautin birtist okkur sem ljóshringur

12. ágúst 2020

Stjörnufræðingar sem notuðu Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), sem European Southern Observatory (ESO) á aðild að, hafa fundið einstaklega fjarlæga og þar af leiðandi unga vetrarbraut sem líkist mjög Vetrarbrautinni okkar. Stjörnuþokan er svo langt í burtu að ljósið frá henni hefur verið meira en 12 milljarða ára á leiðinni til okkar. Við sjáum hana því eins og hún leit út þegar alheimurinn var aðeins 1,4 milljarða ára. Vetrarbrautin er furðu róleg sem er ekki alveg í takt við hugmyndir okkar um að fyrstu vetrarbrautirnar hafi verið ókyrrar og óstöðugar. Þessi óvænta uppgötvun hefur því áhrif á skilning okkar á myndun vetrarbrauta og gefur okkur nýja sýn á fortíð alheimsins.

„Niðurstöðurnar eru framfaraskref á sviði vetrarbrautamyndunar og sýnir að myndanirnar sem við sjáum í nálægum þyrilvetrarbrautum og Vetrarbrautinni okkar voru þegar til staðar fyrir 12 milljörðum ára,“ sagði Francesca Rizzo, doktorsnemi við Max Planck stofnunina í stjarneðlisfræði í Þýskalandi. Hún hafði umsjón með rannsókinni en niðurstöðurnar eru birtar í dag í tímaritinu Nature. Þótt vetrarbrautin sem stjörnufræðingarnir rannsökuðu og kallast SPT0418-47 líti ekki út fyrir að hafa þyrilarma, þá býr hún yfir að minnsta kosti tveimur myndunum sem eru dæmigerðar fyrir Vetrarbrautina okkar: Skífu sem snýst og bungu, þ.e. stóran hóp stjarna þétt við miðjuna sem snúast um hana. Þetta er í fyrsta sinn sem bunga hefur sést svo snemma í sögu alheimsins. SPT0418-47 er því fjarlægasti „tvífari“ Vetrarbrautarinnar okkar.

Það kom okkur mjög á óvart þegar við áttuðum okkur á að þessi vetrarbraut er í raun frekar svipuð nálægum vetrarbrautum, öfugt við það sem við áttum von á út frá líkönum og eldri og ónákvæmari mælingum,“ sagði Filippo Fraternali, meðhöfundur greinarinnar og stjörnufræðingur hjá Kapteyn starnvísindastofnuninni í Gröningenháskóla í Hollandi. Snemma í sögu alheimsins voru ungar vetrarbrautir að mótast svo búast mætti við því að þær væru óreiðukenndar og lögunin óregluleg en ekki þroskuð og lögulegri eins og sú Vetrarbraut sem við búum í.

Rannsóknir á fjarlægum vetrarbrautum eins og SPT0418-47 eru mikilvægur liður í að betrumbæta þekkingu okkar á myndun og þróun vetrarbrauta. Þessi vetrarbraut er svo óralangt í burtu að hún birtist okkur þegar alheimurinn var aðeins 10% af aldri hans í dag. Það er vegna þess að ljósið frá henni er 12 milljarða ára að berast til Jarðar. Með því að rannsaka hana förum við aftur til þess tíma þegar ung-vetrarbrautir voru að byrja að þróast.

Sökum fjarlægðar er erfitt að rannsaka þessar vetrarbrautir, jafnvel með öflugustu sjónaukum heims. Þær eru enda svo smáar og daufar. Stjörnufræðingarnir náðu að yfirstíga þetta vandamál með góðri hjálp nálægari vetrarbrautar sem virkaði eins og öflugt stækkunargler – áhrif sem kallast þyngdarlinsuhrif. Það gerði ALMA kleift að skyggnast enn lengra aftur í tímann. Þyngdarlinsa virkar þannig að þyngdarkrafturinn frá nálægari vetrarbraut magnar upp og bjagar ljós frá fjarlægari vetrarbraut fyrir aftan. Þá virðist sem lögun hennar hafi breyst og hún hafi verið „stækkuð upp“.

Fjarlægari vetrarbrautin, sem hefur þá verið mögnuð upp, birtist okkur sem nærri fullkominn ljóshringur í kringum nálægu vetrarbrautina. Þær eru nefnilega í því sem næst fullkominni sjónlínu. Stjörnufræðingarnir gátu dregið upp raunverulega lögun hennar og hreyfingu gass í henni með hjálp ALMA og nýju tölvulíkani. „Þegar ég sá fyrst myndina af SPT0418-47 trúði ég vart eigin augum. Það var eins og fjársjóðskista hefði opnast!“ sagði Rizzo.

„Það sem við fundum var nokkuð furðulegt. Þrátt fyrir að stjörnur mynduðust með miklum krafti og vetrarbrautin væri því mjög orkurík, þá er SPT0418-47 einhver best mótaða skífuvetrarbraut sem við höfum séð svo snemma í sögu alheimsins,“ sagði Simona Vegetti, meðhöfundur greinarinnar, einnig hjá Max Planck stofnuninni í stjarneðlisfræði. „Niðurstöðurnar eru frekar óvæntar og hafa áhrif á hvernig við teljum vetrarbrautir þróast.“ Stjörnufræðingarnir taka þó fram að jafnvel þótt SPT0418-47 hafi skífu og aðrar myndanir sem eru svipaðar þeim sem við sjáum í þyrilvetrarbrautum í dag, þá verði hún á endanum harla ólík Vetrarbrautinni okkar. Líklega endar hún sem sporvöluþoka svipuð þeim sem við sjáum í kringum okkur í alheiminum í dag.

Þessi óvænta uppgötvun bendir til þess að árdagar alheimsins voru mögulega ekki jafn óreiðukenndir og áður var talið. Hún vekur auk þess upp margar spurningar hvernig svo vel mótaðar vetrarbrautir urðu til svo skömmu eftir Miklahvell. Þessi uppgötvun ALMA kemur í kjölfarið á annarri sem tilkynnt var um í maí um risavaxna snúningsskífu í svipaðri fjarlægð. SPT0418-47 birtist okkur í meiri smáatriðum, þökk sé linsuhrifunum, og hefur bungu auk skífunnar sem gerir hana enn líka Vetrarbrautinni okkar í dag en sú sem greint var frá í maí.

Frekari rannsóknir, til dæmis með Extremely Large Telescope ESO, munu vonandi hjálpa okkur að skilja hversu dæmigerðar þessar ung-vetrarbrautir eru í raun og hvort þær séu almenn óreiðuminni en spár gera ráð fyrir. Það opnar nýja leið fyrir stjörnufræðinga að átta sig á þróun vetrarbrauta.

Frekari upplýsingar

Skýrt er frá rannsókninni í greininni „A dynamically cold disk galaxy in the early Universe“ sem birtist í Nature (doi: 10.1038/s41586-020-2572-6).

Í teyminu eru F. Rizzo (Max Planck Institute for Astrophysics, Garching, Þýskalandi [MPA]), S. Vegetti (MPA), D. Powell (MPA), F. Fraternali (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Hollandi), J. P. McKean (Kapteyn Astronomical Institute and ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy), H. R. Stacey (MPA, Kapteyn Astronomical Institute and ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy) og S. D. M. White (MPA).

ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 16 landa: Austurríkis, Belgíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Írlands, Hollands, Póllands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands, auk gestaþjóðarinnar Chile. 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 stór þátttakandi í ALMA, stærsta stjarnvísindaverkefni heims. Á Cerro Armazones, skammt frá Paranal, er ESO að smíða 39 metra risasjónauka, Extremely Large Telescope eða ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
Stjörnufræðivefurinn
Ísland
Farsími: 8961984
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

Francesca Rizzo
Max Planck Institute for Astrophysics
Garching bei München, Germany
Sími: +49 89 30000 2216
Tölvupóstur: frizzo@MPA-Garching.MPG.DE

Simona Vegetti
Max Planck Institute for Astrophysics
Garching bei München, Germany
Sími: +49 89 30000 2285
Tölvupóstur: svegetti@MPA-Garching.MPG.DE

Filippo Fraternali
Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen
Groningen, the Netherlands
Sími: +31-(0)50-3634055
Tölvupóstur: fraternali@astro.rug.nl

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Sími: +49 89 3200 6670
Farsími: +49 151 241 664 00
Tölvupóstur: pio@eso.org

Connect with ESO on social media

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso2013.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso2013is
Nafn:SPT0418-47
Tegund:Local Universe : Cosmology : Phenomenon : Lensing
Early Universe : Galaxy : Type : Spiral
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array

Myndir

Lensed view of SPT0418-47
Lensed view of SPT0418-47
texti aðeins á ensku
Reconstructed view of SPT0418-47
Reconstructed view of SPT0418-47
texti aðeins á ensku
Motion of gas in SPT0418-47
Motion of gas in SPT0418-47
texti aðeins á ensku

Myndskeið

ESOcast 228 Light: ALMA Sees Most Distant Milky Way Look-alike
ESOcast 228 Light: ALMA Sees Most Distant Milky Way Look-alike
texti aðeins á ensku
Gravitational lensing of the distant SPT0418-47 galaxy (schematic)
Gravitational lensing of the distant SPT0418-47 galaxy (schematic)
texti aðeins á ensku
SPT0418-47: lensed view to reconstructed view
SPT0418-47: lensed view to reconstructed view
texti aðeins á ensku

Sjá einnig