Hnetan í hjarta Vetrarbrautarinnar
Sjónaukar ESO útbúa besta þrívíddarkortið hingað til af miðbungu Vetrarbrautarinnar
Sævar Helgi Bragason
12. sep. 2013
Fréttir
Stjörnufræðingar hafa útbúið besta þrívíða kortið hingað til af miðbungu Vetrarbrautarinnar. Frá sumum sjónarhornum er bungan hnetulaga.
Tveir hópar stjörnufræðinga hafa notað gögn frá sjónaukum ESO til að útbúa besta þrívíða kortið hingað til af miðbungu Vetrarbrautarinnar. Í ljós hefur komið að frá sumum sjónarhornum eru innri svæðin hnetulaga en frá öðrum sést X-laga mynstur. Stjörnufræðingarnir fundu þess undarlegu lögun út með því að styðjast við opinber gögn frá VISTA kortlagningarsjónauka ESO auk mælinga á hreyfingu mörg hundruð daufra stjarna í miðbungunni.
Miðbungan er einn mikilvægasti og massamesti hluti Vetrarbrautarinnar. Bungan er risavaxið ský úr tíu milljörðum stjarna sem spanna þúsundir ljósára en erfitt hefur reynst að skilja uppbyggingu og uppruna hennar.
Frá okkar sjónarhóli í skífu Vetrarbrautarinnar er útsýnið á miðjuna — sem er um 27.000 ljósár í burtu — hulið þykkum gas- og rykskýjum. Stjörnufræðingar geta því aðeins fengið góða mynd af bungunni með því að rannsaka hana í öðru ljósi með langa bylgjulengd, til dæmis innrauðu ljósi, sem berst í gegnum rykið.
Mælingar frá 2MASS verkefninu, sem nam innrautt ljós, höfðu þegar bent til þess að bungan hefði undarlega X-lögun. Nú hafa tveir hópar stjörnufræðinga náð miklu skýrari mynd af uppbyggingu bungunnar en áður með því að nota nýjar mælingar frá nokkrum sjónaukum ESO.
Fyrri hópurinn, frá Max Planck stofnunni í geimeðlisfræði (MPE) í Garching í Þýskalandi, nýtti sér athuganir nær-innrauða VVV kortlagningarverkefnis [1] VISTA sjónaukans í Paranal stjörnustöð ESO í Chile (eso1101, eso1128, eso1141, eso1242, eso1309). Í þessu verkefni hefur reynst hægt að greina stjörnur sem eru allt að þrjátíu sinnum daufari en eldri rannsóknir á bungunni voru færar um. Stjörnufræðingarnir fundu í heild 22 milljónir stjarna sem tilheyra sérstökum hópi rauðra risa með vel þekkta eiginleika sem gera okkur kleift að reikna fjarlægðirnar til þeirra [2].
„Stjörnuskrár VISTA ná miklu dýpra en eldri rannsóknir og getum við greint þessar stjörnur alls staðar nema á allra rykugustu svæðunum,“ segir Christopher Wegg (MPE), aðalhöfundur greinarinnar um fyrri rannsóknina. „Út frá þessari dreifingu stjarnanna gátum við, í fyrsta sinn, úbúið þrívítt kort af miðbungunni án þess að styðjast við líkön af lögun bungunnar.“
„Við fundum út að séð frá einni hliðinni hafa innri svæði Vetrarbrautarinnar kassalögun sem minnir á hnetu í skelinni, en minnir á risavaxið X frá annarri hliðinni og langa ílanga rák séð ofan frá,“ bætir Ortwin Gerhard, meðhöfundur greinarinnar um fyrri rannsóknina og forsvarsmaður aflfræðihóps hjá MPE [3]. „Þetta er í fyrsta sinn sem við sjáum þetta svona greinilega í Vetrarbrautinni okkar en líkön okkar og annarra sýna að þessi lögun er einkennandi fyrir bjákaþyrilvetrarbraut sem hóf ævi sína sem stjörnuskífa.“
Hinn alþjóðlegi hópurinn, undir forystu Sergio Vásquez, doktorsnema frá Chile (Pontificia Universidad Católica de Chile í Santiago í Chile og ESO í Chile), kannaði uppbyggingu bungunnar með annarri nálgun. Hópurinn bar saman myndir sem teknar voru með 2,2 metra MPG/ESO sjónaukanum með ellefu ára millibili til að mæla örlitla hliðrun vegna hreyfinga stjarnanna í bungunni. Mælingarnar voru lagðar saman við mælingar á hreyfingu sömu stjarna til eða frá Jörðinni og þannig var hreyfing meira en 400 stjarna kortlögð í þrívídd [4].
„Þetta er í fyrsta sinn sem þrívíðar mælingar á hraða svo margra stjarna í báðum hliðum bungunni hafa verið gerðar,“ segir Vásquez.„Stjörnurnar sem við rannsökuðum virðast vera að ferðast meðfram örmum X-ins í bungunni. Þar færast þær upp og niður og út úr fleti Vetrarbrautarinnar. Þetta fellur vel að spám bestu líkana sem við höfum.“
Stjörnufræðingarnir telja að í upphafi hafi Vetrarbrautin verið skífulaga en fyrir nokkrum milljörðum ára hafi myndast flatur bjálki í henni [5]. Innri hlutar bjálkans svignuðu og myndaðist þá þrívíða hnetulögunin sem fram kemur í nýju mælingunum.
Skýringar
[1] VVV stendur fyrir Vista Variables in the Via Lactea Survey. VVV er eitt sex stórra kortlagningarverkefna VISTA sjónaukans. Gögn frá VVV verkefninu eru gerð opinber í gagnasafni ESO fyrir alþjóðlega vísindasamfélagið en það gerði stjörnufræðingunum við MPE kleift að gera rannsóknina.
[2] Rauðar klumpa-risastjörnur voru valdar fyrir rannsóknina vegna þess að hægt er að nota þær sem staðalkerti: Á þessu stigi í ævi risastjarna er ljósafl þeirra nokkurn veginn óháð aldri og efnasamsetningu. Magn gass og ryks sem umlykur stjörnuna er reiknað út út frá mælingum á lit rauðra klumpastjarna, svo hægt er að mæla birtu þeirra án dofnunarinnar. Þar sem rauðar klumpastjörnur hafa hér um bil sömu birtu er hægt að reikna út fjarlægðina til þeirra. Mælingar VVV verkefnisins gera stjörnufræðingum kleift að kanna öll innri svæði Vetrarbrautarinnar og smíða þrívítt líkan af uppbyggingu bungunnar út frá þeim.
[3] Í þessu tilviki er „kassalaga“ löguninni nokkurn veginn á milli sporöskju og rétthyrnings en með augljósari horn. „Hnetulögunin“ er notuð til að lýsa öfgakenndari útgáfu á þessari lögun sem minnir á tvær hnetur innan í skel.
Svipaðar hnetumyndanir hafa sést í bungum annarra vetrarbrauta og tölvulíkön hafa spáð fyrir um myndun þeirra og X-lögunarinnar.
[4] Mælingar á sjónstefnuhraða stjarnanna voru gerðar með FLAMES-GIRAFFE litrófsritarnum á Very Large Telescope ESO og IMACS litrófsritanum í Las Campanas stjörnustöðinni.
[5] Margar vetrarbrautir, þar á meðal Vetrarbrautin okkar, hafa langar mjóar myndanir, bjálka, sem ganga þvert í gegnum miðsvæði þeirra.
Frekari upplýsingar
Þessi rannsókn var kynnt í greinunum „Mapping the three-dimensional density of the Galactic bulge with VVV red clump stars“ eftir C. Wegg o.fl. sem birtist í Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, og „3D kinematics through the X-shaped Milky Way bulge”, eftir S. Vásquez o.fl., sem birtist nýverið í tímaritinu Astronomy & Astrophysics.
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavik, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: [email protected]
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1339.
Tengdar myndir
Hér sést teikning listamanns af miðbungu Vetrarbrautarinnar eins og hún liti út séð á rönd og frá allt öðruvísi sjónarhorni en við sjáum frá Jörðinni. Miðbungan birtist sem hnetulaga stjörnukari en þyrilarmarnir og rykskýin sem tilheyra þeim mynda mjóa rönd. Mynd: ESO/NASA/JPL-Caltech/M. Kornmesser/R. Hurt
Þessi stjörnumprýdda mynd er lítill hluti af VVV verkefni VISTA, kortlagningarsjónauka ESO fyrir innrautt ljós. Á myndinni sést svæði á himninum í átt að miðju Vetrarbrautarinnar þar sem mörg þúsund stjörnur mynda miðbungu hennar. Stjörnuskrárnar frá VVV verkefninu hafa verið notaðar til að kortleggja lögun bungunnar nákvæmar en áður. Mynd: ESO/VVV Survey/D. Minniti, I. Toledo
Á þessari mynd frá Hubble geimsjónauka NASA og ESA sést vetrarbrautin NGC 4710. Í miðju hennar sést dauf X-laga myndun. Slíka myndun kalla stjörnufræðingar kalla stjörnufræðingar „kasslaga“ eða „hnetulaga“ bungu en hana má rekja til lóðréttra hreyfinga stjarna í bjálka vetrarbrautarinnar og sést aðeins þegar vetrarbrautin er á rönd. Samskonar myndun sést í Vetrarbrautinni okkar. Mynd: NASA/ESA
Þessi nákvæma teikning sýnir uppbyggingu Vetrarbrautarinnar, þar á meðal staðsetningar þyrilarma og annarra hluta hennar eins og miðbunguna. Þessi útgáfa myndarinnar hefur verið uppfærð og inniheldur nú nýjasta kortið af lögun miðbungunnar sem búið var til úr gögnum VISTA sjónauka ESO í Paranal stjörnustöðinni. Mynd: NASA/JPL-Caltech/ESO/R. Hurt
Þessi stjörnumprýdda mynd var tekin með Wide Field Imager á 2,2 metra MPG/ESO sjónaukanum í La Silla stjörnustöð ESO í Chile. Á myndinni sést svæði á himninum í átt að miðju Vetrarbrautarinnar þar sem mörg þúsund stjörnur mynda miðbungu hennar. Nákvæmur samanburður á mynd sem þessari, teknar með ellefu ára millibili, var gerður til að mæla hreyfingu stjarnanna í miðbungunnu og hjálpa til við að opinbera leyndardóma miðsvæða Vetrarbrautarinnar. Mynd: ESO/M. Zoccali
Krakkavæn útgáfa
Hnetan í hjarta Vetrarbrautarinnar
Sjónaukar ESO útbúa besta þrívíddarkortið hingað til af miðbungu Vetrarbrautarinnar
Sævar Helgi Bragason 12. sep. 2013 Fréttir
Stjörnufræðingar hafa útbúið besta þrívíða kortið hingað til af miðbungu Vetrarbrautarinnar. Frá sumum sjónarhornum er bungan hnetulaga.
Tveir hópar stjörnufræðinga hafa notað gögn frá sjónaukum ESO til að útbúa besta þrívíða kortið hingað til af miðbungu Vetrarbrautarinnar. Í ljós hefur komið að frá sumum sjónarhornum eru innri svæðin hnetulaga en frá öðrum sést X-laga mynstur. Stjörnufræðingarnir fundu þess undarlegu lögun út með því að styðjast við opinber gögn frá VISTA kortlagningarsjónauka ESO auk mælinga á hreyfingu mörg hundruð daufra stjarna í miðbungunni.
Miðbungan er einn mikilvægasti og massamesti hluti Vetrarbrautarinnar. Bungan er risavaxið ský úr tíu milljörðum stjarna sem spanna þúsundir ljósára en erfitt hefur reynst að skilja uppbyggingu og uppruna hennar.
Frá okkar sjónarhóli í skífu Vetrarbrautarinnar er útsýnið á miðjuna — sem er um 27.000 ljósár í burtu — hulið þykkum gas- og rykskýjum. Stjörnufræðingar geta því aðeins fengið góða mynd af bungunni með því að rannsaka hana í öðru ljósi með langa bylgjulengd, til dæmis innrauðu ljósi, sem berst í gegnum rykið.
Mælingar frá 2MASS verkefninu, sem nam innrautt ljós, höfðu þegar bent til þess að bungan hefði undarlega X-lögun. Nú hafa tveir hópar stjörnufræðinga náð miklu skýrari mynd af uppbyggingu bungunnar en áður með því að nota nýjar mælingar frá nokkrum sjónaukum ESO.
Fyrri hópurinn, frá Max Planck stofnunni í geimeðlisfræði (MPE) í Garching í Þýskalandi, nýtti sér athuganir nær-innrauða VVV kortlagningarverkefnis [1] VISTA sjónaukans í Paranal stjörnustöð ESO í Chile (eso1101, eso1128, eso1141, eso1242, eso1309). Í þessu verkefni hefur reynst hægt að greina stjörnur sem eru allt að þrjátíu sinnum daufari en eldri rannsóknir á bungunni voru færar um. Stjörnufræðingarnir fundu í heild 22 milljónir stjarna sem tilheyra sérstökum hópi rauðra risa með vel þekkta eiginleika sem gera okkur kleift að reikna fjarlægðirnar til þeirra [2].
„Stjörnuskrár VISTA ná miklu dýpra en eldri rannsóknir og getum við greint þessar stjörnur alls staðar nema á allra rykugustu svæðunum,“ segir Christopher Wegg (MPE), aðalhöfundur greinarinnar um fyrri rannsóknina. „Út frá þessari dreifingu stjarnanna gátum við, í fyrsta sinn, úbúið þrívítt kort af miðbungunni án þess að styðjast við líkön af lögun bungunnar.“
„Við fundum út að séð frá einni hliðinni hafa innri svæði Vetrarbrautarinnar kassalögun sem minnir á hnetu í skelinni, en minnir á risavaxið X frá annarri hliðinni og langa ílanga rák séð ofan frá,“ bætir Ortwin Gerhard, meðhöfundur greinarinnar um fyrri rannsóknina og forsvarsmaður aflfræðihóps hjá MPE [3]. „Þetta er í fyrsta sinn sem við sjáum þetta svona greinilega í Vetrarbrautinni okkar en líkön okkar og annarra sýna að þessi lögun er einkennandi fyrir bjákaþyrilvetrarbraut sem hóf ævi sína sem stjörnuskífa.“
Hinn alþjóðlegi hópurinn, undir forystu Sergio Vásquez, doktorsnema frá Chile (Pontificia Universidad Católica de Chile í Santiago í Chile og ESO í Chile), kannaði uppbyggingu bungunnar með annarri nálgun. Hópurinn bar saman myndir sem teknar voru með 2,2 metra MPG/ESO sjónaukanum með ellefu ára millibili til að mæla örlitla hliðrun vegna hreyfinga stjarnanna í bungunni. Mælingarnar voru lagðar saman við mælingar á hreyfingu sömu stjarna til eða frá Jörðinni og þannig var hreyfing meira en 400 stjarna kortlögð í þrívídd [4].
„Þetta er í fyrsta sinn sem þrívíðar mælingar á hraða svo margra stjarna í báðum hliðum bungunni hafa verið gerðar,“ segir Vásquez.„Stjörnurnar sem við rannsökuðum virðast vera að ferðast meðfram örmum X-ins í bungunni. Þar færast þær upp og niður og út úr fleti Vetrarbrautarinnar. Þetta fellur vel að spám bestu líkana sem við höfum.“
Stjörnufræðingarnir telja að í upphafi hafi Vetrarbrautin verið skífulaga en fyrir nokkrum milljörðum ára hafi myndast flatur bjálki í henni [5]. Innri hlutar bjálkans svignuðu og myndaðist þá þrívíða hnetulögunin sem fram kemur í nýju mælingunum.
Skýringar
[1] VVV stendur fyrir Vista Variables in the Via Lactea Survey. VVV er eitt sex stórra kortlagningarverkefna VISTA sjónaukans. Gögn frá VVV verkefninu eru gerð opinber í gagnasafni ESO fyrir alþjóðlega vísindasamfélagið en það gerði stjörnufræðingunum við MPE kleift að gera rannsóknina.
[2] Rauðar klumpa-risastjörnur voru valdar fyrir rannsóknina vegna þess að hægt er að nota þær sem staðalkerti: Á þessu stigi í ævi risastjarna er ljósafl þeirra nokkurn veginn óháð aldri og efnasamsetningu. Magn gass og ryks sem umlykur stjörnuna er reiknað út út frá mælingum á lit rauðra klumpastjarna, svo hægt er að mæla birtu þeirra án dofnunarinnar. Þar sem rauðar klumpastjörnur hafa hér um bil sömu birtu er hægt að reikna út fjarlægðina til þeirra. Mælingar VVV verkefnisins gera stjörnufræðingum kleift að kanna öll innri svæði Vetrarbrautarinnar og smíða þrívítt líkan af uppbyggingu bungunnar út frá þeim.
[3] Í þessu tilviki er „kassalaga“ löguninni nokkurn veginn á milli sporöskju og rétthyrnings en með augljósari horn. „Hnetulögunin“ er notuð til að lýsa öfgakenndari útgáfu á þessari lögun sem minnir á tvær hnetur innan í skel.
Svipaðar hnetumyndanir hafa sést í bungum annarra vetrarbrauta og tölvulíkön hafa spáð fyrir um myndun þeirra og X-lögunarinnar.
[4] Mælingar á sjónstefnuhraða stjarnanna voru gerðar með FLAMES-GIRAFFE litrófsritarnum á Very Large Telescope ESO og IMACS litrófsritanum í Las Campanas stjörnustöðinni.
[5] Margar vetrarbrautir, þar á meðal Vetrarbrautin okkar, hafa langar mjóar myndanir, bjálka, sem ganga þvert í gegnum miðsvæði þeirra.
Frekari upplýsingar
Þessi rannsókn var kynnt í greinunum „Mapping the three-dimensional density of the Galactic bulge with VVV red clump stars“ eftir C. Wegg o.fl. sem birtist í Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, og „3D kinematics through the X-shaped Milky Way bulge”, eftir S. Vásquez o.fl., sem birtist nýverið í tímaritinu Astronomy & Astrophysics.
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1339.University of Iceland
Reykjavik, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: [email protected]
Tengdar myndir
Krakkavæn útgáfa