Pressmeddelande

Jordnöten i Vintergatans hjärta

ESO-teleskop skapar karta i 3D över Vintergatans centrala bula

12 september 2013

Två forskarteam har med hjälp av data från ESO:s teleskop skapat den bästa tredimensionella kartan hittills över Vintergatans centrala delar. De har upptäckt att sedda från vissa vinklar bildar dessa inre områden en form som påminner om en jordnöt eller bokstaven X. Den märkliga formen har också kartlagts med publika data från ESO:s kartläggningsteleskop VISTA tillsammans med mätningar av rörelserna hos hundratals mycket ljussvaga stjärnor i galaxens centrala bula.

En av de viktigaste och mest massiva delarna av Vintergatan är dess centrala utbuktning eller bula. Detta gigantiska moln i mitten av vår galax innehåller ungefär 10 000 miljoner stjärnor och är tusentals ljusår tvärsöver, men trots detta förstår inte astronomerna dess struktur och ursprung speciellt väl.

Från vår plats i galaxens skiva är vår vy över dessa centrala områden – som ligger ungefär 27 000 ljusår bort – skymd av täta gas och stoftmoln. Astronomer kan bara se själva bulan genom att studera ljus med längre våglängder än de synliga, till exempel infrarött ljus, som tränger sig genom stoftmolnen.

I tidigare observationer, från den infraröda kartläggningen 2MASS, kunde man precis ana att bulan mystiskt nog var formad som ett X. Nu har två forskargrupper använt nya observationer från ett flertal av ESO:s teleskop för att få en mycket bättre bild av bulans struktur.

Den första gruppen, som verkar vid Max Planck-institutet för utomjordisk fysik (MPE) i Garching, Tyskland, använde himmelskartläggningen i infrarött ljus från teleskopet VISTA vid ESO:s Paranalobservatorium i Chile (eso1101, eso1128, eso1141, eso1242, eso1309), VVV-projektet [1]. Denna nya kartläggning, som är tillgänglig för alla, når till och med stjärnor som lyser trettio gånger svagare än tidigare kartläggningar. Teamet identifierade totalt 22 miljoner stjärnor av en klass av röda jättar vars välkända egenskaper gör det lätt att räkna ut avståndet till dem [2].

Christopher Wegg vid MPE är förste författare till en artikel som beskriver den första studiens resultat.

– VISTA:s stjärnkatalog innehåller många fler svagare stjärnor än tidigare observationer och vi kan hitta alla sådana stjärnor i alla utom de allra mest skymda områdena. Från fördelningen av stjärnor kan vi göra en tredimensionell karta över galaxens bula. Detta är första gången en sådan karta har gjorts utan antaganden om bulans form.

Ortwin Gerhard är medförfattare till studien och leder forskargruppen för galaxdynamik vid MPE [3]:

– Sett från sidan fann vi att det inre området i vår galax har samma form som ett jordnötsskal. Ovanifrån ser det ut som en väldigt utsträckt stav. Det är första gången som vi tydligt ser detta i Vintergatan. Simuleringar gjorda av vår grupp och av andra visar att denna form är karaktäristisk för en stavgalax som började som en renodlad skiva av stjärnor.

Det andra internationella teamet leddes av den chilenske doktoranden Sergio Vásquez vid Pontificia Universidad Católica de Chile och ESO, Santiago, Chile. De använde ett annat tillvägagångssätt för att ta reda på bulans struktur. Genom att jämföra bilder tagna med elva års mellanrum med MPG/ESO:s 2,2-metersteleskop kunde de mäta de pyttesmå förflyttningar som stjärnorna i bulan gör över himlen. Dessa kombinerades med mätningar av hur samma stjärnor rör sig längs siktilinjen, mot jorden eller iväg ifrån den, för att kartlägga rörelserna hos över 400 stjärnor i tre dimensioner [4].

– Det här är första gången som ett stort antal hastigheter i tre dimensioner för individuella stjärnor från båda sidan av bulan har mätts upp. Stjärnorna som vi observerade verkar röra sig längs armarna i den X-formade bulan när deras banor tar dem upp och ner och ut från Vintergatans plan. Det passar väldigt bra ihop med förutsägelser från dagens allra bästa modeller.

Astronomerna tror att Vintergatan började som en enkel skiva av stjärnor, för att sedan bilda en platt stav för många miljarder år sedan [5]. Därefter kröktes den innersta delen för att bilda den tredimensionella jordnötsformen som man ser i de nya observationerna.

Noter

[1] VVV står för VISTA Variables in the Via Lactea Survey. Det är en av sex stora kartläggningar som görs med VISTA. Data från VVV görs tillgängliga till internationella forskare genom ESO:s vetenskapliga arkiv, vilket möjliggjorde studien vid MPE.

[2] Stjärnorna som valdes ut för den här studien är en särskild sorts röda jättestjärnor som kallas rödklumpstjärnor, som är användbara eftersom de kan användas som så kallade standardljus. Dessa gigantiska stjärnor har nått ett stadium i deras utveckling då stjärnornas ljusstyrka i princip är oberoende av ålder och sammansättning. Mängden gas och stoft som skymmer stjärnorna kan räknas ut direkt från stjärnornas färger, så fördelningen av deras ljusstyrka utan denna skymmande effekt kan mätas upp. Sedan kan det ungefärliga avståndet till varje stjärna mätas, eftersom rödklumpstjärnor har nästan samma egentliga ljusstyrka. Tack vare VVV-kartläggningens goda täckning över himlen kunde astronomerna göra mätningar i hela Vintergatans inre, och utifrån dessa mätningar kunde de uppskatta bulans struktur i tre dimensioner.

[3] Liknande jordnötsformer har tidigare observerats andra galaxers centrala bulor. Dessutom har datorsimuleringar förutsett att sådana former skulle bildas, och de visar också att att denna jordnötsform bildas av stjärnor vars omloppsbanor bildar en X-formad struktur.  

[4] Observationerna som gav dessa radialhastigheter gjordes med spektrografen FLAMES-GIRAFFE på ESO:s Very Large Telescope och spektrografen IMACS vid Las Campanas-observatoriet.  

[5] Många galaxer, inklusive Vintergatan, har långa tunna strukturer som korsar i sina centrala delar, och dessa kallas stavar.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i två artiklar, “Mapping the three-dimensional density of the Galactic bulge with VVV red clump stars” av C. Wegg m. fl., i tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, och “3D kinematics through the X-shaped Milky Way bulge”, av S. Vásquez m. fl., som nyligen publicerades i tidskriften Astronomy & Astrophysics.

Det första teamet består av C. Wegg och O. Gerhard (båda vid Max Planck-institutet för utomjordisk fysik (MPE) i Garching, Tyskland).

Det andra teamet består av S. Vásquez (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; ESO, Santiago, Chile), M. Zoccali (Pontificia Universidad Católica de Chile), V. Hill (Université de Nice Sophia-Antipolis, CNRS, Observatoire de la Côte d’Azur, Nice, Frankrike), A. Renzini (INAF − Osservatorio Astronomico di Padova, Italien; Observatoire de Paris, Frankrike), O. A. González (ESO, Santiago, Chile), E. Gardner (Université de Franche-Comté, Besançon, Frankrike), V. P. Debattista (University of Central Lancashire, Preston, Storbritannien), A. C. Robin (Université de Franche-Comté), M. Rejkuba (ESO, Garching, Tyskland), M. Baffico (Pontificia Universidad Católica de Chile), M. Monelli (Instituto de Astrofísica de Canarias & Universidad de La Laguna, La Laguna, Teneriffa, Spanien), V. Motta (Universidad de Valparaiso, Chile) och D. Minniti (Pontificia Universidad Católica de Chile; Vatikanobservatoriet, Italien).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 15 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop: VISTA, som observerar infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop, samt VST, det största teleskopet som konstruerats för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO bidrar dessutom till ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och världens hittills största astronomiska projekt. ESO planerar för närvarande bygget av det europeiska extremt stora 39 metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

Kontakter

Christopher Wegg
Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 30000 3715
E-post: wegg@mpe.mpg.de

Ortwin Gerhard
Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 30000 3539
E-post: gerhard@mpe.mpg.de

Sergio Vásquez
Instituto de Astrofísica — P. Universidad Católica
Santiago, Chile
Tel: +56 2 2354 4940
E-post: svasquez@astro.puc.cl

Manuela Zoccali
Instituto de Astrofísica — P. Universidad Católica
Santiago, Chile
Tel: +56 2 2354 4940
E-post: mzoccali@astro.puc.cl

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1339 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.