Bergmál úr fortíð vetrarbrauta
Mælingar VLT leiða í ljós nýja og mjög sjaldgæfa tegund vetrarbrauta
Sævar Helgi Bragason
05. des. 2012
Fréttir
Stjörnufræðingar hafa fundið nýja og mjög sjaldgæfa tegund vetrarbrauta sem hafa verið kallaðar „grænar baunir“
Rannsóknir stjörnufræðinga með Very Large Telescope (VLT) ESO, Gemini South sjónaukanum og Canada-France-Hawaii sjónaukanum (CFHT) hafa leitt í ljós nýja tegund vetrarbrauta. Þessar vetrarbrautir eru stundum kallaðar „grænar baunir“ vegna óvenjulegs útlits þeirra en þær skína skært vegna ljóss sem kemur úr nágrenni risasvarthola og eru meðal sjaldséðustu fyrirbæra alheims.
Í miðjum margra vetrarbrauta eru risasvarthol sem valda því að gas í kringum miðjuna glóir. Í tilviki grænna bauna glóir ekki einungis miðjan heldur vetrarbrautin í heild sinni. Nýju mælingarnar sýna stærstu og björtustu glóandi svæðin sem fundist hafa hingað til, en þau eru talin knúin áfram af svartholum í miðjunni sem eitt sinn voru mjög virk en eru nú að fjara út.
Stjörnufræðingurinn Mischa Schirmer við Gemini stjörnustöðina hafði skoðað fjölmargar ljósmyndir af fjarlægum vetrarbrautaþyrpingum, þegar hann rakst á sérkennilegt fyrirbæri á mynd frá Canada-France-Hawaii sjónaukann og varð steinhissa — fyrirbærið leit út eins og vetrarbraut en var skærgrænt. Þetta fyrirbæri var ólíkt öllum öðrum vetrarbrautum sem hann hafði séð og kom honum mjög á óvart. Hann sótti fljótlega um tíma í Very Large Telescope ESO svo hann gæti fundið út hvað olli þessum óvenjulega græna bjarma [1].
„ESO veitti mér sérstakan rannsóknartíma með mjög skömmum fyrirvara, svo aðeins örfáum dögum eftir að ég sendi inn umsóknina var VLT beint að þessu furðufyrirbæri,“ segir Schirmer. „Tíu mínútum eftir að gögnunum hafði verið aflað í Chile voru þau komin í tölvuna mína í Þýskalandi. Ég áttaði mig fljótlega á því, að ég hafði rekist á eitthvað nýtt svo ég einbeitti mér algerlega að því að rannsaka þetta fyrirbæri.“
Fyrirbærið nýja kallast J224024.1-092748 eða J2240. Það er að finna í stjörnumerkinu Vatnsberanum og hefur ljós þess verið um 3,7 milljarða ára að berast til jarðar.
Eftir uppgötvunina leitaði hópur Schirmers í skrá yfir nærri einn milljarð vetrarbrauta [2] og fundu í henni 16 vetrarbrautir sem höfðu svipaða eiginleika og staðfestir voru með mælingum Gemini South sjónaukans. Þessar vetrarbrautir eru svo sjaldgæfar að í rúmtaki sem mælist 1,3 milljarðar ljósára á kannt má búast við, að sjá eina slíka að meðaltali. Þessar nýju vetrarbrautir hafa verið kallaðar grænar baunir út frá einkennislit sínum en líka vegna þess að þær eru svipaðar útlits, en stærri, og gráertur [3].
Í mörgum vetrarbrautum gefur efnið í kringum risasvarthol frá sér mjög orkuríka geislun sem jónar nærliggjandi gas svo það glóir. Í dæmigerðri virkri vetrarbraut eru þessi glóandi svæði venjulega lítil, allt að 10% af þvermáli vetrarbrautar. Mælingar stjörnufræðinganna sýndu hins vegar að í tilviki J2240 og öðrum grænum baunum sem síðar fundust, er þetta svæði óvenju stórt og spannar raunar vetrarbrautina í heild sinni. Í J2240 er eitt stærsta og bjartasta svæðið af þessu tagi sem fundist hefur en skærgræna litinn sérkennilega, sem fangaði athygli Schirmers til að byrja með, má rekja til jónaðs súrefnis.
„Þessi glóandi svæði koma sér vel fyrir okkur sem reynum að skilja eðlisfræði vetrarbrauta — þetta er svipað því að stinga hitamæli í vetrarbraut í órafjarlægð,“ segir Schirmer. „Þessi svæði eru alla jafna hvorki mjög stór né mjög björt og sjást best í nálægum vetrarbrautum. Í þessum nýfundnu vetrarbrautum eru þau hins vegar svo stór og björt að við getum gert mjög nákvæmar mælingar á þeim þrátt fyrir mikla fjarlægð.“
Nánari greining hópsins á gögnunum leiddu í ljós aðra ráðgátu. Svo virðist sem svartholið í miðju J2240 sé ekki eins virkt og búast mátti við út frá stærð og birtu glóandi svæðisins. Stjörnufræðingarnir telja að glóandi svæðin hljóti að vera endurvarp frá þeim tíma þegar svartholin í miðjunni voru miklu virkari í fortíðinni og að svæðin muni að lokum dofna þegar leifar geislunarinnar berast í gegn og út í geiminn [4].
Vetrarbrautirnar gefa til kynna tilvist vetrarbrautarmiðja sem eru að dofna og marka mjög skammvinnt skeið í ævi vetrarbrauta. Í árdaga alheimsins voru vetrarbrautir miklu virkari og í miðju þeirra uxu massamikil svarthol sem gleyptu nærliggjand stjörnur og gas. Þau skinu þess vegna skært og gátu hæglega framleitt allt að 100 sinnum meira ljós en allar stjörnurnar í vetrarbrautinni samanlagt. Ljósbergmál eins og það sem sést í J2240, gerir stjörnufræðingum kleift að rannsaka þau ferli sem slökkva á þessum virku fyrirbærum til að skilja betur hvernig, hvenær og hvers vegna þau stöðvast — og hvers vegna við sjáum nú jafn lítið af þeim í yngri vetrarbrautum og raun ber vitni. Þetta stefna stjörnufræðingarnir að því að gera næst með því að fylgja þessari rannsókn eftir með frekari röntgen- og litrófsmælingum.
„Að uppgötva eitthvað nýtt er sannkallaður draumur fyrir stjörnufræðing, eitthvað sem hendir aðeins einu sinni á ævinni,“ segir Schirmer að lokum. „Það er virkilega hvetjandi!“
Skýringar
[1] Stjörnufræðingarnir rannsökuðu fyrirbærið með X-shooter litrófsritanum öfluga á VLT. Með því að kljúfa ljósið í frumliti sína gátu þeir áttað sig á samsetningu glóandi svæðisins og hvers vegna það skein svona skært.
[2] Leitað var í Sloan Digital Sky Survey (SDSS) sem er stór gagnagrunnur á netinu.
[3] Gráertu-vetrarbrautir eru litlar, bjartar vetrarbrautir sem eru að ganga í gegnum stjörnumyndunarhrinu. Þátttakendur í Galaxy Zoo, rannsóknarverkefni í stjarnvísindum fyrir almenning, fundu þær fyrstu árið 2007. Ólíkt gráertunum eru þessar vetrarbrautir mjög litlar — Massi okkar vetrarbrautar jafngildir um 200 gráertum. Líkindin með gráertum og grænum baunum takmarkast við útlit þeirra en að öðru leyti er fátt sem tengir þær.
[4] Í mörgum virkum vetrarbrautum er svartholið í miðjunni falið á bak við mikið ryk svo erfitt er að virkni þess. Til að kanna hvort grænu baunirnar væru ólíkar öðrum virkum vetrarbrautum með falinn kjarna, gerðu stjörnufræðingarnir mælingar á löngum innrauðum bylgjulengdum sem berst tiltölulega auðveldlega í gegnum þykk rykský. Miðsvæði J2240 og annarra grænna bauna reyndust mun daufari en búist var við. Þetta þýðir að virki kjarninn er nú miklu veikari en birta glóandi svæðanna gefa til kynna.
Frekari upplýsingar
Þessi rannsókn var kynnt í greininni „ A sample of Seyfert-2 galaxies with ultra-luminous galaxy-wide NLRs – Quasar light echos?“ sem birtist í The Astrophysical Journal.
Í rannsóknarteyminu eru (Gemini Observatory í Chile; Argelander-Institut für Astronomie, Universität Bonn í Þýskalandi), R. Diaz (Gemini Observator í Chile), K. Holhjem (SOAR Telescope í Chile), N. A. Levenson (Gemini Observatory í Chile) og C. Winge (Gemini Observatory í Chile).
Árið 2012 fagnar European Southern Observatory (ESO), stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli, fimmtíu ára afmæli sínu. ESO 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“.
Canada-France-Hawaii sjónaukinn er rekinn af National Research Council of Canada og Institu National des Sciences de l'Univers of the Centre National de la Recherche Scientifique of France og University of Hawaii.
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: [email protected]
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1249.
Tengdar myndir
Þessi mynd frá Canada-France-Hawaii sjónaukanum sýnir mörg þúsund vetrarbrautir í órafjarlægð. Ein af þeim, við miðja mynd, er sérkennileg útlits — hún er skærgræn. Þetta er mjög óvenjulegt fyrirbæri sem kallast J224024.1-092748 eða J2240 og er skært dæmi um nýja tegund fyrirbæra sem hafa verið kölluð grænar baunir. Grænar baunir eru heilar vetrarbrautir sem glóa fyrir tilverknað orkuríkrar geislunar frá svæðinu í kringum svarthol í miðju þeirra. J2240 er í stjörnumerkinu Vatnsberanum og hefur ljós þess verið um 3,7 milljarða ára að berast til jarðar.. Mynd: CFHT/ESO/M. Schirmer
Þessi mynd frá Canada-France-Hawaii sjónaukanum er nærmynd af himninum í kringum mjög óvenjulegt grænt fyrirbæri sem kallast J224024.1-092748 eða J2240. Það er skært dæmi um nýja tegund fyrirbæra sem hafa verið kölluð grænar baunir. Grænar baunir eru heilar vetrarbrautir sem glóa fyrir tilverknað orkuríkrar geislunar frá svæðinu í kringum svarthol í miðju þeirra. J2240 er í stjörnumerkinu Vatnsberanum og hefur ljós þess verið um 3,7 milljarða ára að berast til jarðar. Mynd: CFHT/ESO/M. Schirmer
Bergmál úr fortíð vetrarbrauta
Mælingar VLT leiða í ljós nýja og mjög sjaldgæfa tegund vetrarbrauta
Sævar Helgi Bragason 05. des. 2012 Fréttir
Rannsóknir stjörnufræðinga með Very Large Telescope (VLT) ESO, Gemini South sjónaukanum og Canada-France-Hawaii sjónaukanum (CFHT) hafa leitt í ljós nýja tegund vetrarbrauta. Þessar vetrarbrautir eru stundum kallaðar „grænar baunir“ vegna óvenjulegs útlits þeirra en þær skína skært vegna ljóss sem kemur úr nágrenni risasvarthola og eru meðal sjaldséðustu fyrirbæra alheims.
Í miðjum margra vetrarbrauta eru risasvarthol sem valda því að gas í kringum miðjuna glóir. Í tilviki grænna bauna glóir ekki einungis miðjan heldur vetrarbrautin í heild sinni. Nýju mælingarnar sýna stærstu og björtustu glóandi svæðin sem fundist hafa hingað til, en þau eru talin knúin áfram af svartholum í miðjunni sem eitt sinn voru mjög virk en eru nú að fjara út.
Stjörnufræðingurinn Mischa Schirmer við Gemini stjörnustöðina hafði skoðað fjölmargar ljósmyndir af fjarlægum vetrarbrautaþyrpingum, þegar hann rakst á sérkennilegt fyrirbæri á mynd frá Canada-France-Hawaii sjónaukann og varð steinhissa — fyrirbærið leit út eins og vetrarbraut en var skærgrænt. Þetta fyrirbæri var ólíkt öllum öðrum vetrarbrautum sem hann hafði séð og kom honum mjög á óvart. Hann sótti fljótlega um tíma í Very Large Telescope ESO svo hann gæti fundið út hvað olli þessum óvenjulega græna bjarma [1].
„ESO veitti mér sérstakan rannsóknartíma með mjög skömmum fyrirvara, svo aðeins örfáum dögum eftir að ég sendi inn umsóknina var VLT beint að þessu furðufyrirbæri,“ segir Schirmer. „Tíu mínútum eftir að gögnunum hafði verið aflað í Chile voru þau komin í tölvuna mína í Þýskalandi. Ég áttaði mig fljótlega á því, að ég hafði rekist á eitthvað nýtt svo ég einbeitti mér algerlega að því að rannsaka þetta fyrirbæri.“
Fyrirbærið nýja kallast J224024.1-092748 eða J2240. Það er að finna í stjörnumerkinu Vatnsberanum og hefur ljós þess verið um 3,7 milljarða ára að berast til jarðar.
Eftir uppgötvunina leitaði hópur Schirmers í skrá yfir nærri einn milljarð vetrarbrauta [2] og fundu í henni 16 vetrarbrautir sem höfðu svipaða eiginleika og staðfestir voru með mælingum Gemini South sjónaukans. Þessar vetrarbrautir eru svo sjaldgæfar að í rúmtaki sem mælist 1,3 milljarðar ljósára á kannt má búast við, að sjá eina slíka að meðaltali. Þessar nýju vetrarbrautir hafa verið kallaðar grænar baunir út frá einkennislit sínum en líka vegna þess að þær eru svipaðar útlits, en stærri, og gráertur [3].
Í mörgum vetrarbrautum gefur efnið í kringum risasvarthol frá sér mjög orkuríka geislun sem jónar nærliggjandi gas svo það glóir. Í dæmigerðri virkri vetrarbraut eru þessi glóandi svæði venjulega lítil, allt að 10% af þvermáli vetrarbrautar. Mælingar stjörnufræðinganna sýndu hins vegar að í tilviki J2240 og öðrum grænum baunum sem síðar fundust, er þetta svæði óvenju stórt og spannar raunar vetrarbrautina í heild sinni. Í J2240 er eitt stærsta og bjartasta svæðið af þessu tagi sem fundist hefur en skærgræna litinn sérkennilega, sem fangaði athygli Schirmers til að byrja með, má rekja til jónaðs súrefnis.
„Þessi glóandi svæði koma sér vel fyrir okkur sem reynum að skilja eðlisfræði vetrarbrauta — þetta er svipað því að stinga hitamæli í vetrarbraut í órafjarlægð,“ segir Schirmer. „Þessi svæði eru alla jafna hvorki mjög stór né mjög björt og sjást best í nálægum vetrarbrautum. Í þessum nýfundnu vetrarbrautum eru þau hins vegar svo stór og björt að við getum gert mjög nákvæmar mælingar á þeim þrátt fyrir mikla fjarlægð.“
Nánari greining hópsins á gögnunum leiddu í ljós aðra ráðgátu. Svo virðist sem svartholið í miðju J2240 sé ekki eins virkt og búast mátti við út frá stærð og birtu glóandi svæðisins. Stjörnufræðingarnir telja að glóandi svæðin hljóti að vera endurvarp frá þeim tíma þegar svartholin í miðjunni voru miklu virkari í fortíðinni og að svæðin muni að lokum dofna þegar leifar geislunarinnar berast í gegn og út í geiminn [4].
Vetrarbrautirnar gefa til kynna tilvist vetrarbrautarmiðja sem eru að dofna og marka mjög skammvinnt skeið í ævi vetrarbrauta. Í árdaga alheimsins voru vetrarbrautir miklu virkari og í miðju þeirra uxu massamikil svarthol sem gleyptu nærliggjand stjörnur og gas. Þau skinu þess vegna skært og gátu hæglega framleitt allt að 100 sinnum meira ljós en allar stjörnurnar í vetrarbrautinni samanlagt. Ljósbergmál eins og það sem sést í J2240, gerir stjörnufræðingum kleift að rannsaka þau ferli sem slökkva á þessum virku fyrirbærum til að skilja betur hvernig, hvenær og hvers vegna þau stöðvast — og hvers vegna við sjáum nú jafn lítið af þeim í yngri vetrarbrautum og raun ber vitni. Þetta stefna stjörnufræðingarnir að því að gera næst með því að fylgja þessari rannsókn eftir með frekari röntgen- og litrófsmælingum.
„Að uppgötva eitthvað nýtt er sannkallaður draumur fyrir stjörnufræðing, eitthvað sem hendir aðeins einu sinni á ævinni,“ segir Schirmer að lokum. „Það er virkilega hvetjandi!“
Skýringar
[1] Stjörnufræðingarnir rannsökuðu fyrirbærið með X-shooter litrófsritanum öfluga á VLT. Með því að kljúfa ljósið í frumliti sína gátu þeir áttað sig á samsetningu glóandi svæðisins og hvers vegna það skein svona skært.
[2] Leitað var í Sloan Digital Sky Survey (SDSS) sem er stór gagnagrunnur á netinu.
[3] Gráertu-vetrarbrautir eru litlar, bjartar vetrarbrautir sem eru að ganga í gegnum stjörnumyndunarhrinu. Þátttakendur í Galaxy Zoo, rannsóknarverkefni í stjarnvísindum fyrir almenning, fundu þær fyrstu árið 2007. Ólíkt gráertunum eru þessar vetrarbrautir mjög litlar — Massi okkar vetrarbrautar jafngildir um 200 gráertum. Líkindin með gráertum og grænum baunum takmarkast við útlit þeirra en að öðru leyti er fátt sem tengir þær.
[4] Í mörgum virkum vetrarbrautum er svartholið í miðjunni falið á bak við mikið ryk svo erfitt er að virkni þess. Til að kanna hvort grænu baunirnar væru ólíkar öðrum virkum vetrarbrautum með falinn kjarna, gerðu stjörnufræðingarnir mælingar á löngum innrauðum bylgjulengdum sem berst tiltölulega auðveldlega í gegnum þykk rykský. Miðsvæði J2240 og annarra grænna bauna reyndust mun daufari en búist var við. Þetta þýðir að virki kjarninn er nú miklu veikari en birta glóandi svæðanna gefa til kynna.
Frekari upplýsingar
Þessi rannsókn var kynnt í greininni „ A sample of Seyfert-2 galaxies with ultra-luminous galaxy-wide NLRs – Quasar light echos?“ sem birtist í The Astrophysical Journal.
Í rannsóknarteyminu eru (Gemini Observatory í Chile; Argelander-Institut für Astronomie, Universität Bonn í Þýskalandi), R. Diaz (Gemini Observator í Chile), K. Holhjem (SOAR Telescope í Chile), N. A. Levenson (Gemini Observatory í Chile) og C. Winge (Gemini Observatory í Chile).
Árið 2012 fagnar European Southern Observatory (ESO), stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli, fimmtíu ára afmæli sínu. ESO 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“.
Canada-France-Hawaii sjónaukinn er rekinn af National Research Council of Canada og Institu National des Sciences de l'Univers of the Centre National de la Recherche Scientifique of France og University of Hawaii.
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1249.University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: [email protected]
Tengdar myndir